Brevet FR2616368A2 — publié le 19881216

FR 2616368 A2 19881216 FR 8708175 A 19870612 DISPOSITIF DE PERCAGE DE MATERIAUX COMPOSITES La présente addition au brevet FR-A-2 561 536 a pour objet un dispositif de perçage de matériaux composites et notamment de panneaux, et en particulier mais non exclusivement, de perçage de panneaux constitués par des fibres de polyamide aromatique incluses dans une résine thermoplastique phénolique ou époxy, ainsi que les outils destinés à être montés dans ce dispositif. On sait que les fibres de polyamide aromatique ou aramides telles que celle qui est connue sous la marque "KEVLAR" (marque déposée par la Société DUPONT DE NEMOURS) présentent l'avantage d'avoir une résistance à la rupture supérieure à celle de l'acier pour un poids bien inférieur. C'est ainsi par exemple que de tels panneaux trouvent de-s applications dans le domaine de l'aéronautique. Il est par ailleurs connu de réaliser ces matériaux composites sous forme de feuilles plus ou moins épaisses par l'inclusion de fibres aramides à plat dans une résine d'enrobage, et par exemple dans une résine phénolique. L'armature ainsi constituée par le Kevlar donne des panneaux très résistants et de faible poids. Malheureusement et compte-tenu des caractéristiques intrinsèques de la fibre Kevlar, il s'est avéré jusqu'à présent impossible d'obtenir un usinage net de ces panneaux, et en particulier de réaliser des trous circulaires avec des moyens classiques, étant donné que lors de l'usinage, l'outil exerce une pression sur les fibres, ce qui provoque une délamination. Pour éviter cette délamination, on a eu recours jusqu'à présent à des presses et, en particulier sur les bords, à des presses en forme de C.Mais ce procédé, pour des raisons d'encombrement, ne peut pas être toujours mis en oeuvre, d'où l'obtention de trous dont la géométrie n'est pas satisfaisante, dans la mesure où les fibres ne sont pas coupées par les dents de l'outil, mais sont arrachées de la résine où elles sont incluses, de sorte que les bords des trous sont entourés de bourre, ce qui est incompatible avec une présentation convenable. On a décrit dans le brevet principal nO 84 04628 (FR-A-2 561 536) un outil permettant le détourage de matériaux composites incluant au moins une couche de fibres incluses dans une résine comprenant une fraise tournant à l'intérieur d'un canon et faisant saillie par rapport à celui-ci, le diamètre extérieur de la fraise étant égal au diamètre interne du canon, le pas de la fraise étant supérieur à l'épaisseur de la plaque à détourer. La présente addition repose sur le même principe d'usinage consistant à couper les fibres sur l'arête du canon en élevant celles-ci par suite du vissage de l'outil dans la matière. La présente addition a pour objet de remédier à l'inconvénient précité et de permettre le perçage de trous propres et à géométrie parfaitement définie. Selon la présente addition, le dispositif de perçage de panneaux composites comprenant un outil entraîné en rotation et un canon entourant l'outil selon la revendication 1 du brevet principal, est caractérisé en ce que le canon est animé d'un mouvement de translation relatif régulé hydrauliquement par rapport à l'outil, l'outil restant dans une position fixe par rapport à l'ensemble du dispositif, la pression sur l'outil étant exercée manuellement. Selon une caractéristique de la présente addition, l'outil de perçage présente un filetage s'inscrivant dans une enveloppe conique dont la pente est d'environ 340, à filet profond, un méplat étant prévu dans la pointe constituant la partie avant de l'outil. Sans ce méplat, l'outil ne pourrait pénétrer à l'intérieur de la matière, étant donné la résistance de celle-ci. Il occupe de préférence la moitié du diamètre de l'outil. Selon une autre caractéristique de l'addition, le diamètre interne du canon est sensiblement égal au diamètre extérieur de l'outil Ainsi, les filets de celui-ci vont, au cours de l'usinage, soulever les fibres du panneau, ces fibres étant coupées par le bord avant du canon. Par ailleurs, il est souhaitable pour la mise en oeuvre du dispositif, de placer sur la feuille qui est à percer, une grille à l'intérieur de laquelle peut venir s'insérer la surface extérieure du canon. Outre un positionnement exact du trou à réaliser, ce montage du canon constitue un guide évitant tout rippage de l'outil sur la surface supérieure du panneau. Selon une autre caractéristique de l'addition, l'outil animé d'un mouvement de rotation reste fixe à l'intérieur du dispositif alors que le canon recule progressivement, ce qui provoque le perçage du trou. Il est en effet essentiel à la mise en oeuvre de l'invention, que la pénétration de l'outil à l'intérieur de la matière se fasse d'une manière très progressive de sorte que toutes les fibres de Kevlar soient effectivement coupées. En effet, dans le cas contraire, l'outil risquerait de passer à travers le panneau, sans couper toutes les fibres ce qui se traduirait par une géométrie approximative. D'autres caractéristiques et avantages de la présente addition apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins qui représentent - la figure 1, une vue d'une perceuse équipée d'un dispositif selon l'invention - la figure 2, une vue en coupe du dispositif - la figure 3, une vue de l'outil. La figure 1 représente en élévation une perceuse désignée d'une manière générale par la référence 1. Elle se compose d'un corps 2 et d'une poignée 3 pouvant recevoir par un embout 4 un fluide sous pression. La gachette 5 permet la mise en rotation de l'arbre moteur. Le dispositif 7 est monté sur une douille 6 formant glissière pour le nez du dispositif. Celui-ci se compose d'un canon 8, éventuellement d'une buse 9 d'aspiration des copeaux et d'une butée 10 solidaire du canon 8 et destinée à coopérer avec le piston 11 d'un frein hydraulique 12. La figure 2 représente, en coupe verticale, le dispositif monté sur une perceuse. Les éléments précédemment mentionnés portent les mêmes références et notamment le canon 8. Comme indiqué précédemment, le canon 8 est monté coulissant sur une glissière 6 et les mouvements du canon sont ainsi contrôlés et régulés par le piston 11 du frein hydraulique 12. Le dispositif 7 est verrouillé sur l'avant de la perceuse 1 par un montage à balonnette 13. L'outil 15 représenté sur la figure 3 est monté de préférence par filetage de la douille 16 dans l'arbre 17 monté sur le mandrin 18 de la perceuse. L'arbre 17 est goupillé sur le mandrin. Un ressort de rappel 19 est monté entre le fond de la cage dans laquelle tourne l'arbre 17 et la partie avant de la douille 14 sur laquelle est solidarisé le canon 8, par vissage par exemple. Un dégagement 20 permet l'évacuation des copeaux. Sur la figure 3, on voit que l'outil 15 présente une queue cylindrique 21 terminée par la douille 16 et une partie avant filetée 22 à filets profonds légèrement tronconiques. La partie extrême 22 de l'outil comprend une partie 23 et un méplat 24. Comme celà.apparait sur la figure 2, le canon 8 est inséré de préférence dans une grille 25 qui le maintient latéralement. L'épaisseur de la grille formant guide est au maximum de 5mm. Elle est en appui sur la plaque 26 à percer. Le fonctionnement du dispositif est le suivant Le canon 8 est inséré dans un orifice de la grille 25 en face du trou à percer. L'outil 15 est mis en rotation par ouverture du circuit d'air comprimé ou par tout autre moyen. La vitesse de rotation peut varier de 700 à 2400 tours/minute et des résultats satisfaisants ont été obtenus avec une vitesse de rotation de 800 tours/minute. La partie 23 pénètre alors dans la plaque 26 et commence à forer le trou. Simultanément, sous la pression manuelle, le canon recule de sorte que l'outil s'enfonce graduellement dans la plaque 26. Lorsqu'elle a atteint une profondeur égale à la hauteur de la partie avant 23, le premier filet saisit la matière et coupe les fibres sur le bord avant 27 du canon, les fibres étant compressées entre l'outil 15 et l'alésage interne du canon. Elle sont alors proprement coupées. L'opération de soulèvement des fibres et de coupe de fibres se poursuit au fur et à mesure de l'avance de l'outil régulée par le frein hydraulique 12. Bien que la perceuse portative légère compacte qui vient d'être décrite soit plus spécialement destinée à des opérations de perçage en l'air dans des endroits difficiles ou accessibles seulement sur un côté, il est bien entendu possible d'utiliser un tel dispositif sur des machines automatiques. Le canon et l'outil peuvent être démontés aisément et changés pour percer des trous de diamètres différents. A cet effet, on procède à un démontage du nez et du canon au moyen du verrouillage à baïonnette 13. I1 va de soi que de nombreuses variantes peuvent être introduites, notamment par substitution de moyens techniquement équivalents sans sortir pour celà du cadre de l'addition. REVENDICATIONS 1. Dispositif de perçage de matériaux composites selon la revendication 1 du brevet principal comprenant un outil rotatif à lame composite en spirale tournant à l'intérieur d'un canon, caractérisé en ce que le canon (8) est animé d'un mouvement de translation longitudinale par rapport à l'outil (15), ledit mouvement de translation étant régulé par un frein (12). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil (15) présente à sa partie avant une partie (23) formée sur un méplat (24) suivi par un filet profond (22) dont la pente est sensiblement de 340. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le diamètre interne d'un canon (8) est sensiblement égal au diamètre externe du filetage (22). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est muni de moyens de montage (13) du type balonnette sur une perceuse (1). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'outil (15) est monté par une douille (16) dans un arbre (17) goupillé sur le mandrin (18) de la perceuse.