Brevet FR2650211A1 — publié le 19910201

La présente invention a pour titre : Dispositif de perçage d'un grand nombre de trous très rapprochés dans une plaque de foroe quelconque utilisant un grand nombre de forets flottants. La présente invention concerne un dispositif d'usinage permettant la réalisation d'un grand nombre de trous rapprochés dans des plaques utilisées comme filtres ou comme structures comportant un traitement acoustique ou comme peau structurale d'aéronef comportant une aspiration de la couche limite. Ce type de structure trouée est bien connue et il existe plusleur méthodes pour obtenir un tel produit : il est possible de percer å l'aide d'une perceuse a ~ain les trous un a un. Dans ce cas la qualité de l'usinage est souvent insuffisante alors que le coût d'exécution est prohibitif. Il est également possible d'utiliver un robot aluni d'un mandrin maintenant solidairement le foret avec la tête de perçage. Il est possible également d'utiliser un robot comportant une tête multibroches. Dans ce cas chaque foret est maintenu solidairement a chaque mandrin de la tête de perçage. Dans ce cas les forets sont généralement parallèles entre eux.Le nombre de forets est très limité (une dizaine environ au maximum). Dans ce cas le coût de fabrication est également prohibitif compte tenu du coût du robot, de l'opérsteur-et du temps passé et perdu & changer les forets usés. D'autre part, l'existence êae de mandrins fixant solidairement le foret a une tête de la broche de perçage eapêche de mettre les forets près les uns des autres et rend de ce fait compliqué le perçage de trous très rapprochés. D'autre part, il est impossible lorsque la surface n est pas plane de percer des trous parfaitement perpendiculsireaent à la surface à percer. D'autre part le système de refroidissement et de lubrification des outils et de la pièce à percer est indépendant de la broche de perçage et ne permet pas un nettoyage efficace du foret. La lubrification est dans ce cas également insuffisante. La présente invention concerne une solution pour remédier à ces inconvénients consistant dans le fait que chaque foret est flottant et est entraîné séparément en rotation autour de son axe et en translation le long de son axe, un très grand nombre de ces dits forets flottants (entre 10 et plusieurs milliers) étant placés cête å cote, très près les uns des autres. Des solutions similaires existent mais aucune ne permettent de percer convenablement un grand nombre de trous rapprochés à un coût aussi faible, pour une qualité aussi bonne du produit fini. La présente invention convient bien pour le perçage de pièces relativement minces et acceptant une légère déformation élastique. Elle peut être utilisée pour perforer tout matériau et nota-ent les matériaux métalliques ou organiques ou fibreux. La présente invention permet de réaliser économiquement une grande densité de trous au mètre carré (entre 10 000 et 500 000 trous au mètre carré). La présente invention permet de faire tourner les forets à une vitesse pouvant être très faible (quelques tours par minute) mais donne également la possibilité de faire tourner les forets à des vitesses très élevées (plusieurs centaines de milliers de tours par minutes). L'invention est essentiellement caractérisée par l'adoption d'un dispositif d'usinage comportant une multitude de forets flottants (entre 10 et plusieurs milliers) munis chacun d'un moyen d'entratnement en rotation autour de leur axe de rotation, et d'au moins un moyen d'entrainement en translation le long de leur axe pour introduire au moins un foret dans ladite plaque puis dégager le foret ; les dits moyens d'entratnement étant indépendants et essentiellement caractérisés en ce que l'ensemble des forets flottants est agencé dans au moins un guide maintenant sensiblement fixe, dans l'espace, la position des dits axes, ladite plaque étant maintenue fixe à chaque opération de perçage. Il est possible suivant l'invention d'utiliser comme moyen d'entratnement en rotation, par exemple, un engrenage (2) solidaire du foret (5) comme le montre la figure 1. Tous ces petits engrenages (2) peuvent être entraînés par une grande roue crantée ou une chaîne défilant devant tous ces dits engrenages. Il est également possible suivant l'invention d'utiliser un poussoir mécanique pour enfoncer le foret vers et dans la pièce à percer. Le foret peut être ramené hors de la pièce par un ressort de rappel. De préférence, le système permettant la translation des forets vers la pièce à percer sera hydraulique afin d'appliquer sur chaque foret une force parfaitement constante, ainsi une qualité parfaite et constante de l'état de surface du trou sera assurée. L'énergie cinétique des fuites pourra être avantageusement utilisée pour permettre la translation des forets vers la pièce. De préférence le système permettant la translation des forets en les éloignant de la pièce sera assuré par une pression hydraulique, par exemple en utilisant de l'eau sous pression pour que les fuites dues au jeu de fonctionnement s'échappent vers la pièce et ainsi refroidissent et nettoyent les forets parfaitement. De même, il est avantageux de profiter de l'énergie cinétique des fuites de fluide pour exercer une pression sur les forets tendant à faire remonter ceux-ci hors de la pièce. Pour que la qualité géométrique des trous soit assurée il est nécessaire que l'axe des forets soit perpendiculaire à la pièce à percer. Dans le cas d'une plaque fine ayant une forme quasi cylindrique, il est avantageux de plaquer cette pièce sur un guide ayant une forme cylindrique et de placer les forets de telle sorte que leurs axes soient concourants sur l'axe du cylindre. Une roue crantée peut alors entrstner par son mouvement l'ensemble des forets en rotation. Il est possible et avantageux de placer les axes des forets dans un même plan. Dans ce cas, à chaque pas de perçage, une ligne de trous sera obtenue. Il suffit alors de déplacer la pièce entre chaque pas de perçage pour avoir le patron désiré. Si la plaque n'est pas parfaitement cylindrique mais a une forme proche d'un cylindre, il est intéressant de déformer élastiquement cette plaque contre le - guide ayant une forme comprenant un rayon de courbure néçessairement fixe. On notera qu'il est tout à fait possible, suivant l'invention, de commander, au cours du déplacement de la pièce à percer, la translation de certains forets et pas d'autres afin d'obtenir simplement un ensemble de trous disposés suivant un patron pré-détetziné. Il suffit pour cela de coordonner mécaniqueient ou électroniquement le déplacement de la pièce avec la translation de chaque foret ou chaque groupe de forets. On notera qu'il est possible, suivant l'invention, d'entrainer constamment et sans cesse les forets en rotation, alors que le déplacement en translation de chaque foret est une fonction qui peut être commandée indépendamment pour chaque foret ou chaque groupe de forets et en fonction du temps et en fonction de la posltion de la pièce à percer. On notera également qu'il est possible suivant l'invention de percer un grand nombre de trous rapprochés dans des pièces planes, mais que ce dispositif suivant l'invention est particulièrémnt adapté pour percer des matériaux minces, ayant une surface non développable, chaque trou étant perpendiculaire à la surface de la pièce percer. Il est également avantageux d'utiliser un fluide pour translater le foret hors de la pièce et en oême temps refroidir et lubrifier le foret. De préférence suivant l'invention, les vitesses de rotation seront grandes et an accord avec les règles de l'art de l'usinage. De façon très avantageuse, suivant l'invention une plage très grande de vitesse de rotation est possible (de quelques tours par minuta à plusieurs centaines de milliers de tours par minute) ce qui n'est pas le cas des autres systèmes similaires existants. On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée de l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 : représente un foret flottant (5) de conception particulière. Chaque foret flottant comporte deux zones principales correspondant aux fonctions principales requises - la zone A est constituée par une hélice coupante similaire à la partie coupante des forets classiques. Un guide (6) guide le foret tout en lui permettant de tourner autour de lui-même et de se translater suivant son axe. - la zone B est la partie permettant principalement l'en traînement en rotation du foret elle est constituée ici par une petite roue dentée (2) solidaire du foret. L'entrainement en translation du foret peut être mécanique, électromécanique ou avantageusement hydraulique. Seule la solution hydraulique sera décrite ici en détail, mais le lecteur comprendra que cette solution est montrée à titre indicatif et que d'autres systèmes utilisant les mêmes principes existent et font également partie intégrale de l'invention décrite ici. La figure 1 présente une variante suivant l'invention où le moyen permettant le mouvement de translation des forets est un moyen mécanique. Un poussoir mécanique (3) entraîne le foret (5) vers et dans la plaque (1). Un ressort de rappel (4) permet le dégagement du foret et le retour hors de la plaque (1) La figure 2 montre un foret (5) guidé par un guide (6) où s'applique la plaque (1). Le foret est déplacé vers et dans la plaque (1) sous l'effet d'une pression générée par un fluide (.8) et éventuellement par l'énergie cinétique des fuites (9) choquant une face de l'engrenage (2). La figure 3 montre un foret (5) guidé par une guide (6) où s'applique la plaque (1). Le foret est déplacé hors de la plaque (1) sous l'effet d'une pression générée par un fluide (11) et éventuellement par l'énergie cinétique des fuites (12) choquant une face de ltengrenage (2). Les figures 4a, 4b et 4c montrent à titre d'exemple une possibilité de réalisation suivant l'invention. On voit un grand nombre de forets (5) disposés radialement . Un poussoir (13) permet de translater les forets sensiblement suivant leur axe. Un engrenage (2). est monté solidairement sur chaque foret (5), un guide (6) permet le maintien dans l'espace des axes des forets flottants (5). Des roues élastiques (15) maintiennent la pression requise entre les engrenages (2) et les deux roues dentées (16) et (17). REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné au perçage d'un grand nombre de trous rapprochés sur une plaque (1) de forme quelconque à l'aide de forets rotatifs (5) comportant, au moins une partie coupante ou abrasive, caractérisé en ce qu'il comporte une multitude de forets flottants munis chacun d'un moyen d'entratnement en rotation autour de leur axe (10) et d'au moins un moyen d'entraneuent en translation le long le leur axe pour introduire au moins un foret dans ladite plaque (1) puis dégager le foret, lesdits moyens d'eneralnement étant indépendants et en ce que l'ensemble des forets flottants est agencé dans au moins un guide (6) maintenant sènsiblerent fixe dans l'espace la position des axes (10) de chaque foret, la dite plaque (1) étant maintenue fixe à chaque opération'de perçage. 2. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que le moyen ~ d'entralnerent en rotation est constitué par un engrenage (2). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen d'entrainement en translation comprend au moins un poussoir (3) pour l'entratnement du foret (5) dans la plaque (1). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen d'entratnement en translation comprend au moins un ressort (4) pour l'extraction du foret (-5) de la plaque (1). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 4, caractérisé en ce que le moyen d'entrainement en translstlon comprend au moins une chambre (7) contenant un fluide pressurisé (8) entraînant en translation le foret (5) dans la plaque (1). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 4 ou 5, caractérisé en ce que le moyen d'entratnement en translation comprend au moins une fuite de fluide (9) venant choquer au moins une surface du foret (5) entratnant le foret (5) dans la plaque (1). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en cet que le moyen d'entrainement en translation comprend au oins une chambre (11) contenant un fluide pressurisé entrainant en translation le foret hors de la plaque. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le moyen d'ent-ra#nement en translation comprend au moins une fuite 12 venant choquer au moins une surface du foret (5) entrarnant le foret (5) hors de la plaque (1). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les axes (10) des forets sont sensiblement perpendiculaires en chaque point à la plaque (1). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que les axes (10) des forets sont sensiblement concourant en un reême point dans l'espace. 11. Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que une grande roue crantée tournant autour du point de rencontre des axes des forets entraîne en-rotation tous les forets. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que tous les axes des forets sont placés sensiblement dans un même plan. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que la plaque (1) est plaquée fermement contre le guide (6) et est légèrement déformée momentanément et élastiquement afin d'épouser la forme du guide (6) et ceci pour chaque opération de perçage. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisé en ce qu#e la plaque est déplacée entre deux pas de perçage de façon déterminée afin d'obtenir le patron de perçage désiré. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé en ce que certains forets ou groupes de forets ne sont pas translatés à chaque pas de perçage de façon à obtenir un contour prédéterminé de la zone comportant un grand nombre de trous rapprochés. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 caractérisé en ce que les forets (5) sont constamment entraînés en rotation. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16 caractérisé en ce que le fluide existant dans la cavité# (ll) a tendance à s'échapper également vers la pièce le long du foret et permet ainsi un refroidissement et une#lubrification du foret.