Brevet FR2632554A1 — publié le 19891215

L'invention a trait aux machines d'usinage comportant une tête destinée à usiner une pièce avec un mouvement d'avance, par exemple une fraiseuse Avec ces machines, on n'arrive pas toujours à obtenir un bon état de surface, notamment lors de l'usinage des tranches de plaques relativement minces dans une opération de détourage, à moins de prendre des mesures pénalisantes telles qu'une faible vitesse d'avance, ou un montage en sandwich de la plaque à usiner entre deux autres plaques, pour lui apporter de la rigidité. L'invention vise notamment, mais non exclusive ment,~d pallier cet inconvénient Elle propose en effet une machine caractérisée en ce que ladite tête est munie d'un dispositif pour y accoster la pièce à usiner, comportant deux zones d'appuis et des moyens de liaison entre ces zones d'appuis et la tête adaptés à ce que lesdites zones admettent une configuration d'accostage dans laquelle elles sont en regard l'une de l'autre et tangentes chacune à un plan de contact respectif, ces plans étant parallèles audit mouvement d'avance et parallèles entre eux ; à ce que dans cette configuration une pièce à usiner, ou un ensemble rassemblant cette pièce et un montage d'usinage, ayant deux surfaces parallèles opposées soit disposé(e) entre lesdites zones d'appuis, celles-ci portant respectivement sur l'une desdites surfaces parallèles opposées ; et à ce que soit alors bloqué par rapport à la tête tout mouvement de la pièce ou de 1'enseEble, transversal auxdits plans de contact. Ces derniers sont alors en correspondance avec les portions respectives des surfaces parallèles opposées de la pièce, ou de l'ensemble pièce-montage d'usinage, qui sont en contact avec les zones d'appui, et le mouvement d'avance se fait avec glissement de la pièce ou de l'ensemble entre les zones d'appui. La portion de la pièce en cours d'usinage est ainsi accostée & la tête de la machine et ne peut pas avoir de mouvements - de vibration, notamment - transversaux aux plans de contact, ce qui permet d'obtenir une coupe bien lisse, sans ondulations ni dents de scie, même avec des vitesses d'avance relativement rapides, y compris pour des opérations d'usinage de bords de plaques minces telles que le détourage. En outre, dans le cas des matériaux composites, gracie au pincement de la zone usinée qu'elle propose, l'invention permet d'éviter le délaminage des tissus - c'est-à-dire la décohésion des constituants du matériau - qui se produit généralement avec les machines antérieures. Dans un mode de réalisation de l'invention, la tête comporte des moyens d'usinage admettant un axe longitudinal de symétrie transversal aux plans de contact, par exemple une fraise ou un jet fluide ; ainsi qu'une douille tubulaire montée d rotation folle coaxialement audit axe, la surface latérale de cette douille étant destinée i coopérer avec un calibre de détourage fixé sur la pièce a usiner. Le calibre de détourage a classiquement une surface de guidage présentant la forme de la pièce à obtenir avec un retrait égal à la différence entre le rayon de la douille et la distance séparant l'axe des moyens d'usinage et la surface qu'ils usinent, c'est-à-dire, dans le cas ou les moyens d'usinage sont une fraise rotative autour dudit axe, la différence entre les rayons de la douille et de la fraise. Mais grâce au dispositif d'accostage de la tête, on peut se passer du support bois que comportent les montages de détourage classiques pour la face de la pièce opposée à celle où se trouve le gabarit de détourage, et les points par lesquels passent un boulon pour lier le gabarit et la pièce, peuvent être beaucoup moins nombreux que dans les montages classiques : il suffit d'assurer-un maintien entre le gabarit et la pièce à usiner, la rigidification de celle-ci par un montage d'usinage qui la prend en sandwich n'est plus nécessaire. On obtient donc une économie de fournitures sur le montage de détourage, ainsi qu'un gain de temps en finition puisque les#pattes qui restent après l'usinage autour des boulons de fixation entre gabarit et pièce qu'il faut alors couper et ajuster manuellement, sont moins nombreuses. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, c'est la machine qui comporte des moyens pour reproduire un trajet d'usinage entre la tête et la pièce à usiner, ce qui est encore plus avantageux car dans ce cas il n'y a rien à fixer sur la pièce, et on peut aussi usiner directement tout son pourtour si elle est maintenue par un dispositif ne créant pas d'obstacle sur le trajet d'usinage, tel qu'un ensemble de colonnes à orifice d'aspiration en bout. Les caractéristiques, particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description d'exemples de réalisation donnée ci-après à titre non limitatif en référence aux dessins annexés. Sur ceux-ci - la figure 1 est une élévation schématique partielle montrant une tête d'une machine conforme à l'invention et comportant des moyens pour reproduire un trajet d'usinage entre la tête et la pièce a usiner, en cours de détourage d'une plaque mince maintenue par des colonnes à orifice d'aspiration en bout - les figures 2 et 3 sont des élévations schématiques partielles de variantes de tête pour la machine de la figure 1 - les figures 4 à 6 sont des élévations partielles illustrant, en configuration d'accostage, des exemples de réalisation des zones d'appui d'une tête telle que celles illustrées sur les figures précédentes - la figure 7 montre une autre variante - La figure 8 est une vue de dessus d'un gabarit de guidage pour machine détoureuse conforme à l'invention ; et - les figures 9 & 12 sont des vues similaires respectivement aux figures 7 et 4 & 6, pour une tête d'une machine conforme & l'invention à nez de guidage destiné à coopérer avec un gabarit du type montré sur la figure 8. La machine d'usinage représentée partiellement sur la figure 1 comporte des colonnes 1 à orifice 2 d'aspiration en bout pour maintenir une plaque 3 relativement mince, et une tête 4 destinée à détourer la plaque - c'est-à-dire à usiner les bords de la pièce à obteniren reproduisant une trajet prédéterminé préalablement mémorisé dans la machine, gracie à des moyens biens connus (non représentés) du type commande numérique ou robot. La tête 4 comporte une fraise rotative 5 avec laquelle elle usine les bords à détourer par mouvements d'avance dirigés transversalement à l'axe de rotation de la fraise. Conformément à l'invention, cette tête est munie d'un dispositif pour y accoster la plaque 3, comportant deux zones d'appui 6 et 7, et des moyens de liaison entre les zones d'appui et la tête. Ici, la première zone d'appui 6 est disposée en bout d'un doigt 8 solidaire de la tête ayant une direction générale transversale à la portion de plaque 3 en contact avec la zone 6, tandis que la deuxième zone d'appui 7 est disposée à une extrémité d'un levier coudé 9 ayant la forme d'un U dont l'autre extrémité serait plus haute, ce levier coulissant le long de la paroi latérale 10 de la tête par l'extrémité la plus haute, grâce un un vérin 11 dont le corps est fixé à cette paroi latérale et dont la tige 12 est solidaire du levier 9. Dans la configuration d'accostage représentée sur la figure 1, les zones d'appuis 6 et 7 sont en regard l'une de l'autre et portent respectivement sur l'une des deux surfaces parallèles opposées que comporte la plaque 3 qui a été préalablement disposée entre celles-ci dans une position où était sortie la tige du verin 11, alors que celui-ci pousse la zone 7 vers la zone 6 dans la configuration d'accostage. Le doigt 8, le levier 9 et le vérin 11 sont adaptés à ce que dans celle-ci les zones d'appui 6 et 7 soient tangentes chacune à un plan de contact respectif, qui contient la portion de surface de la plaque 3 avec laquelle la zone d'appui correspondante est en contact, ces plans de contact étant parallèles au mouvement d'avance prévus entre la tête et la plaque, et parallèles entre eux, afin que les surfaces d'appuis puissent glisser sur les surfaces parallèles opposées de la plaque avec lesquelles elles sont en contact, pendant le détourage. Compte-tenu du fait que la zone d'appui 6 est liée à la tête par un doigt, le plan de- contact auquel elle est tangente est fixe par rapport à la tête, ce qui fait que lorsque la zone d'appui 7 est poussée par le vérin 11 vers la zone d'appui 6, tout mouvement de la plaque 3 transversal aux plans de contact est bloqué, la force de pression du vérin étant prévue en conséquence. Les colonnes de maintien 1 sont téléscopiques, afin qu'elles puissent être aisément réglées en hauteur, et l'orifice d'aspiration 2 est porté par une ventouse articulée en bout de colonne, qui adopte donc spontanément la bonne orientation. Ces colonnes présentent ainsi l'avantage de s'ajuster très aisément à des plaques en forme telles que la plaque 3, en plus de l'avantage consistant à permettre un maintien unilatéral de la plaque, ne présentant pas d'obstacle sur un trajet qui en fait le tour. Les variantes de tête 4A et 4B représentées respectivement sur les figures 2 et 3 comportent également un doigt 8 au bout duquel est disposé la première zone d'appui 6, et la deuxième zone d'appui y est également disposée à une extrémité d'un levier coudé en au moins deux points dont l'autre extrémité est montée mobile sur la tête avec des moyens de pression agissant sur ce levier pour pousser la zone 7 vers la zone 6, mais les leviers 9A et 9B ont la forme d'un U dont l'une des extrémités supérieures se prolongerait par un L renversé, ayant sa base vers l'intérieur du U, ce levier étant articulé sur la paroi latérale 10A ou lOB de la tête 4A ou 4B, respectivement, à l'autre extrémité supérieure du U, tandis que la zone 7 est disposée en bout de ladite base du L ;; et les moyens de pression comportent un ressort 13 ou 14 disposé entre le levier coudé et une patte 15 ou 16 fixée sur la paroi latérale respective. La force du ressort 13 ou 14 et la distance de son point d'application sur le levier par rapport à son point d'articulation sur la tête sont prévus pour que la plaque 3 soit bloquée entre les zones 6 et 7 lorsqu'elle est insérée entre celle-ci, tout en rendant possible l'insertion de la plaque sans qu'il soit nécessaire de trop forcer. Au lieu d'une fraise, la tête 4A comporte une meule 17 tandis que la tête 4B comporte des moyens d'usinage par jet fluide 18 dirigé suivant une direction transversale auxdits plans de contact, un récupérateur de fluide 19 étant disposé sur le levier 9B. Afin de faciliter le mouvement d'avance au cours de l'usinage, il est préférable de prévoir des moyens de réduction des frottements pour les zones d'appui 6 et 7, dont des exemples sont montrés sur les figures 4 à 6. Sur celui de la figure 4, on a prévu des surfaces sphériques fixes 20 et 21 respectivement en bout du doigt 8 et du levier 9, sur celui de la figure 5 ce sont des billes 22 et 23 montées respectivement sur une rangée de billes de plus petit diamètre, et sur la figure 6 ce sont des galets 24 et 25 montés respectivement sur une rangée de billes de plus petit diamètre. La figure 7 montre une variante pour réaliser la première zone d'appui, qui n'est plus montée en bout d'un doigt 8, mais est une surface annulaire d'extrémité 6A d'une douille tubulaire 26 montée à rotation folle coaxialement à la fraise 5 : elle tourne donc autour de l'axe 27 pour réduire les frottements entre sa surface 6A et la plaque 3 lors des mouvements d'avance. Cette figure montre également d'autres moyens de réduction des frottement6~ pour la zone d'appui 7 à l'extrémité du levier 9 : une roulette 28 à axe de rotation 29 parallèle auxdits plans de contact et transversal audit mouvement d'avance, à la portion extrême de la course du levier 9 ou les zones d'appui sont en regard, c'est-à- dire dans la position représentée sur la figure 7. On notera que les moyens de réduction des frottements montrés sur les figures 4 à 7 sont utilisables dans des variantes où les moyens d'usinage seraient différents de la fraise 5, la douille 26 nécessitant cependant des moyens d'usinage admettant un axe longitudinal de symétrie transversal auxdits plans de contact, tel que la meule 17 ou le jet fluide 18, et d'être monté coaxialement à ces moyens d'usinage. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la machine n'a pas de moyens pour qu'elle reproduise par elle-même un trajet d'usinage entre la tête et la pièce à usiner, mais comporte une douille tubulaire montée à rotation folle coaxialement à ses moyens d'usinage, qui admettent un axe longitudinal de symétrie transversal auxdits plans de contact - par exemple une fraise telle que la fraise 5, une meule telle que la meule 17 ou un jet fluide tel que le jet 18 -, la surface latérale de cette douille étant destinée à coopérer avec un calibre de détourage fixé sur la pièce à usiner, tel que le calibre 30 montré sur la figure 8. Ce calibre ou gabarit de détourage présente une rainure de guidage 32 centrée sur le pourtour à obtenir pour la plaque, et comporte pour sa fixation sur celle-ci des trous 31 qui sont ménagés dans des pattes qui interrompent la rainure 32, ces trous étant prévus pour des boulons qui passent également dans la plaque. Ainsi qu'on le voit sur la figure 9, une tête similaire d celle montrée sur la figcre 7 est utilisable, la douille 26 coopérant par sa surface latérale avec la rainure 32 du gabarit 30 tandis que sa surface annulaire d'extrémité 6A joue le rôle de zone d'appui sur la plaque à usiner.Le mouvement d'avance de la tête est par exemple appliqué manuellement par un opérateur. La rainure 32 a une largeur correspondant au diamètre de la douille 26, ce qui fait qu'elle assure un maintien latéral de la tête, qui ne peut "rebondir" sur le bord qu'elle est en train d'usiner. Il peut cependant être utilisé un gabarit qui comporte, au lieu d'une rainure de guidage, une simple surface de guidage similaire à la face interne de la rainure 32, si ce maintien latéral n'est pas nécesssaire. Des têtes semblables à celles montrées sur les figures 4 à 6, mais comportant en outre une douille 33 coaxiale aux moyens d'usinage, sont également utilisables : la douille 33 coopère par sa surface latérale avec la rainure 32, et c'est l'ensemble formé par la plaque et le calibre de détourage qui est inséré et maintenu entre les surfaces d'appui 6 et 7. On notera que le mode de réalisation montré sur la figure 9 est préférable dans le cas des matériaux T1954 composites, car la zone usinée y est directement maintenue pincée entre les zones d'appui, ce qui n'est pas le cas des modes de réalisation des figures 10 à 12. On observera, d'une façon générale, que tout ensemble comportant une pièce à usiner et un montage d'usinage, présentant deux surfaces opposées parallèles, est susceptible d'être usiné par une tête d'une machine comportant un dispositif d'accostage tel que décrit précédemment, les zones d'appui portant respectivement sur l'une desdites surfaces parallèles opposées. Les colonnes montrées sur la figure 1 sont utilisables pour maintenir un tel montage où l'ensemble plaque et calibre de détourage, mais tout autre type de dispositif de maintien est utilisable avec une machine selon l'invention. Bien entendu, cette dernière ne se limite pas aux modes de réalisation décrits et représentés sur les figures, mais englobe au contraire toutes les variantes que l'homme de métier pourra déterminer. REVENDICATIONS 1. Machine d'usinage comportant une tête destinée & usiner une pièce avec un mouvement d'avance, caractérisée en ce que ladite tête est munie d'un dispositif pour y accoster la pièce à usiner, comportant deux zones d'appuis (6,7) et des moyens de liaison entre ces zones d'appuis et la tête (4,4A,4B) adaptés à ce que lesdites zones admettent une configuration d'accostage dans laquelle elles sont en regard l'une de l'autre et tangentes chacune à un plan de contact respectif, ces plans étant parallèles audit mouvement d'avance et parallèles entre eux ; à ce que dans cette configuration une pièce à usiner (3), ou un ensemble (3,3A) rassemblant cette pièce et un montage d'usinage, ayant deux surfaces parallèles opposées soit disposé(e) entre lesdites zones d'appuis, celles-ci portant respectivement sur l'une desdites surfaces parallèles opposées ; et à ce que soit alors bloqué par rapport à la tête tout mouvement de la pièce ou de l'ensemble, transversal auxdits plans de contact. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en que - les moyens de liaison entre la tête et une zone d'appui (6) sont adaptés à ce que celle-ci soit tangente à un plan de contact fixe par rappport à la tête - les moyens de liaison entre la tête et une deuxième zone d'appui (7) sont adaptés à ce que celle-ci suive une course ayant une portion extrême ou cette deuxième zone d'appui est en regard de la première zone d'appui, et comportent des moyens de pression (11,13,14) pour pousser la deuxième zone d'appui (7) vers la première zone d'appui (6). 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première zone d'appui est disposee en bout d'un doigt (8) solidaire de la tête, ayant une direction générale transversale auxdits plans de contact. Machine selon la revendication 3, carac térisée en ce que ladite première zone d'appui (6) comporte des moyens de réduction des frottements, tels qu'une surface sphérique fixe (20), une bille (22) montée sur une rangée de billes de plus petit diamètre, ou un galet (24) monté sur une rangée de billes de plus petit diamètre. 5. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce gue ladite tête comporte des moyens d'usinage (5,17,18) admettant un axe longitudinal de symétrie transversal auxdits plans de contact, et en ce que ladite première zone d'appui (6) est une surface annulaire d'ex trémité (6A) d'une douille tubulaire (26) montée à rotation folle coaxialement auxdits moyens d'usinage. 6. Machine selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la deuxième zone d'appui (7) est disposée à une extrémité d'un levier (9,9A,9B) coudé en au moins deux points, dont l'autre extrémité est montée mobile sur la tête, lesdits moyens de pression agissants sur ledit levier coudé. 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit levier coudé (9A,9B) a la forme d'un U dont l'une des extrémités supérieures se prolongerait par un L renversé, ayant sa base vers l'intérieur du U, ce levier étant articulé sur une paroi latérale (lOA,lOB) de la tête (4A,4B) à l'autre extrémité supérieure du U, la zone d'appui mobile étant disposée en bout de ladite base du L. 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits moyens de pression comportent un ressort (13,14) disposé entre ledit levier (9A,9B) et une patte tel5,16) fixée sur ladite paroi latérale. 9. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit levier coudé (9) a la forme d'un U dont l'une des extrémités supérieures serait plus haute que l'autre, ce levier étant monté coulissant le long d'une paroi latérale (10) de tête (4) par cette extrémité la plus haute, la deuxième zone d'appui (7) étant disposée en bout de l'autre extrémité supérieure. 10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens de pression comportent un vérin (11) dont le corps est fixé à ladite paroi latérale de la tête et dont la tige est solidaire dudit levier coudé (9)* 11. Machine selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisée en ce que ladite deuxième zone d'appui (7) comporte des moyens de réduction des frottements, tels qu'une surface sphérique fixe (21); une roulette (28) à axe de rotation (29) parallèle auxdits plans de contact et transversal audit mouvement d'avance, å ladite portion extrême de la course où la deuxième zone d'appui est en regard de la première zone d'appui ; une bille (23) montée sur une rangée de billes de plus petit diamètre ; ou un galet (25) monté sur une rangée de billes de plus petit diamètre. 12. Machine selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'usinage par jet fluide (18) dirigé suivant une direction transversale auxdits plans de contact, et en ce qu'un récupérateur de fluide (19) est disposé sur ledit levier coudé (9B). 13. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que ladite tête comporte des moyens d'usinage admettant un axe longitudinal de symétrie transversal auxdits plans de contact, ainsi qu'une douille tubulaire (26) montée & rotation folle coaxialement audit axe, la surface latérale de cette douille étant destinée å coopérer avec un calibre de détourage (30) fixé sur la pièce à usiner. 14. Machine selon une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour reproduire un trajet d'usinage prédéterminé entre la tête et la pièce à usiner. 15. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle comporte des colonnes (1) à orifice (2) d'aspiration en bout pour maintenir la pièce à usiner ou un ensemble rassemblant cette pièce et un montage d'usinage.