Brevet FR2653366A1 — publié le 19910426

La présente invention concerne un ensemble à outil de coupe et plus particulièrement un ensemble à outil de coupe comportant une monture coulissante. Le réusinage de composants de turbomoteurs ayant des formes courbes fermées, tels que les stators ou d'autres pièces de formes annulaires, exige fréquemment l'enlèvement précis de minces revêtements. Ces revêtements sont utilisés pour maintenir des jeux étroits entre des composants fixes et rotatifs et/ou pour protéger les composants à l'égard de la chaleur, de l'oxydation-corrosion et de l'usure. De tels composants revêtus sont constitués par un substrat métallique de forme courbe fermée, (ci-après désigné par "pièce annulaire") ayant une couche de liaison métallique, d'une épaisseur habituelle de 0,2 millimètre, et un joint d'étanchéité érodable, un revêtement formant barrière thermique, un revêtement abrasif ou un placage en matière dure, ayant couramment une épaisseur comprise entre environ 0,2 et 0,6 millimètre, sur la couche de liaison métallique. Ces derniers revêtements peuvent être métalliques, des céramiques intermétalliques et leurs mélanges, et ils doivent présenter une porosité déterminée dans certaines circonstances. Des joints d'étanchéités érodables peuvent comporter également une structure en nid d'abeilles métallique remplie d'une matière érodable. Après une certaine période d'utilisation, la pièce annulaire exige une réparation et le revêtement doit être enlevé. On a utilisé jusqu'à présent diverses techniques pour assurer ce travail, telles qu'usinage, attaque chimique, grenaillage et leurs combinaisons (voir les brevets US N 4 339 282 et 4 425 185). Cependant chacune de ces techniques présente ses propres inconvénients. Une fois que la pièce a été utilisée dans un moteur, elle devient souvent gauchie. Si on utilise l'usinage, au moyen d'un porte-outil traditionnel, pour enlever le revêtement, on peut également enlever une partie du substrat métallique, en endommageant ainsi la pièce. L'attaque chimique utilise des bases ou acides forts qui peuvent attaquer le substrat. Le grenaillage peut également provoquer des dommages notables au substrat s'il n'est pas réalisé correctement. Comme il a été mentionné ci-dessus, l'usinage peut être réalisé au moyen d'un tour et en particulier avec un tour vertical à tourelle. Les tours ont été couramment utilisés dans la technique pour la fabrication de pièces, pour enlever des copeaux, pour la taille de filetages, et pour également enlever du caoutchouc ou une matière plastique à partir de rouleaux en acier, parmi d'autres applications (voir les brevets US N 1 354 776, 2 351 892, 3 763 727 et 3 771 392). L'outillage des tours s'est développé de telle façon qu'un ressort peut être utilisé avec un outil de coupe mobile (brevets US N 932 576 et 2 726 650). Cependant un outil de tour qui taille en permanence une profondeur prédéterminée du diamètre interne d'une pièce de forme courbe fermée (gauchie) tel qu'un stator par exemple, sans endommager la pièce, n'est pas disponible couramment. Soit une quantité de matière prédéterminée est enlevée, ce qui ne permet pas de tenir compte des déformations, soit une quantité de matière variable est enlevée, l'outil de coupe se rétractant lorsqu'une matière ayant une dureté variable est rencontrée. Il en résulte que la recherche d'un outil de coupe amélioré, précis et utilisé aisément se poursuit. La présente invention est constituée par un ensemble à outil de coupe monté à coulissement pour l'usinage de pièces à forme courbe fermée, qui ont un plan perpendiculaire à leur axe central, tel que des anneaux ou des stators, afin d'enlever une couche à partir d'une surface circonférentielle (habituellement une surface essentiellement cylindrique). Grâce à l'utilisation d'une monture coulissante mise en position par un mécanisme de guidage (un organe suiveur de came) qui est en contact avec une seconde surface circonférentielle de la pièce qui est habituellement essentiellement cylindrique en étant différente de celle qui est usinée mais coaxiale avec celle-ci, un moyen de coupe est capable de suivre les parties excentrées d'une pièce non circulaire tandis qu'un mouvement relatif est produit entre l'ensemble à outil de coupe et la pièce. Ceci permet d'enlever la quantité désirée de revêtement ou de revêtement et de couche de liaison métallique, et ce sans endommager le substrat. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en élévation d'une forme d'exécution de la présente invention. La figure 2 est une vue en élévation, à plus grande échelle, de la forme d'exécution représentée sur la figure 1, une pièce de forme courbe fermée qui est en train d'être usinée, étant représentée en coupe. La figure 1 représente une forme d'exécution de la présente invention. Les composants principaux sont constitués par un ensemble suiveur et porte-outil, un outil de coupe et une table rotative. La figure 1 représente une pièce de forme courbe à profil fermé 10 qui est adaptée de manière à tourner autour d'un axe 12. La pièce 10 a une surface cylindrique interne 14 et une surface cylindrique externe 16. Sur la surface interne 14 se trouve un revêtement 18 qui doit être éliminé sans endommager le substrat métallique. Ceci est réalisé au moyen de l'ensemble à outil de coupe 20 suivant l'invention malgré un gauchissement et toute autre distorsion de la pièce résultant de son utilisation. L'ensemble à outil de coupe 20 suivant l'invention, qui est représenté d'une manière plus détaillée sur la figure 2, comprend un moyen de coupe 22, dans ce cas un outil au carbure ou en matière similaire, qui est monté sur un porte- outil 24 en étant opposé à un organe de guidage 26 formant suiveur de came. L'espacement entre l'outil de coupe 22 et l'organe de guidage 26 est commandé par un micromètre 28. La pièce à profil courbe fermé a une surface interne 14 et une surface externe 16 et, dans le cas particulier qui est représenté sur la figure 2, elle comprend une structure en nid d'abeilles remplie 38 brasée à l'intérieur de la pièce de forme annulaire. L'organe de guidage 26 formant suiveur de came est adapté de manière à glisser sur la surface externe 16 de la pièce à profil courbe fermé et un ressort 30 sollicite une monture porte-outil 32 de telle façon que l'organe de guidage 26 soit en contact avec la surface externe 16 de la pièce annulaire. L'organe de guidage 26 est disposé de préférence de telle façon qu'il puisse suivre la surface externe 16 sans qu'il y ait un frottement excessif, ceci pouvant être obtenu au moyen d'un palier à billes ou à rouleaux dans l'organe de guidage 26 qui vient effectivement en contact avec la surface 16. Bien qu'un ressort 30 soit représenté comme moyen de sollicitation de l'outil de coupe 22, on peut également utiliser, suivant des variantes, d'autres moyens tels qu'un vérin hydraulique ou pneumatique. Dans certaines applications ce moyen de sollicitation peut être optionnels. L'intervalle entre l'organe de guidage 26 et l'outil de coupe 22 est ajusté, par le micromètre 28, de telle façon que la totalité du revêtement en nid d'abeilles ou seulement une portion de ce revêtement soit enlevée suivant les besoins. Un gauchissement de la pièce annulaire a pour conséquence principale de produire un anneau dont le rayon varie légèrement. La monture porte-outil 32 est adaptée de manière à coulisser dans une direction radiale R, par rapport à la pièce annulaire, sur un bras 34 qui est maintenu perpendiculaire à l'axe 12. Le coulissement se produit automatiquement tandis que la pièce tourne et que le diamètre effectif de cette pièce varie. Ainsi l'outil taille à une distance constante à partir du diamètre externe au lieu d'effectuer cette taille à un diamètre constant à partir de l'axe de la pièce annulaire, comme dans le cas de la technique antérieure. Dans la forme d'exécution représentée sur les figures 1 et 2 la pièce annulaire tourne autour de son axe. Cependant il est clair qu'un résultat équivalent pourrait être obtenu en faisant tourner le bras 34 autour de ce même axe, tout en maintenant l'axe principal du bras essentiellement aligné avec le rayon. Il est également clair que, bien que l'outil de coupe 22 soit représenté comme enlevant un revêtement interne, il pourrait être aisément modifié de manière à enlever un revêtement à partir de la surface annulaire externe, en faisant alors en sorte que le moyen de guidage soit situé sur le diamètre interne. L'homme de l'art comprendra que des variantes de ce principe sont possibles. Le moyen de coupe peut être déplacé radialement (par rapport à la pièce annulaire) pendant le processus (par exemple si le micromètre doit être réglé pendant l'opération de coupe), et il peut aussi être déplacé axialement si bien qu'un outil de coupe étroit (un outil à pointe unique) peut enlever le revêtement. Il est également possible d'utiliser un moyen de coupe multiple. A la place du type d'outil de coupe représenté sur les figures 1 et 2, on pourrait également utiliser une meule tournant à grande vitesse pour enlever le revêtement. REVENDICATIONS 1.- Appareil pour enlever une quantité constante de matière à partir d'une surface interne (14) d'une pièce (10) ayant un profil courbe fermé, cette pièce (10) ayant une surface externe (16), caractérisé en ce qu'il comprend un organe de guidage (26) pour suivre la surface externe (16) de la pièce (10), un moyen de coupe (22) pour enlever la matière à partir de la surface interne (14) et des moyens de liaison (28,32) pour relier entre eux le moyen de coupe (22) et l'organe de guidage (26) de telle façon que cet organe de guidage (26) et ce moyen de coupe (22) suivent le profil courbe de la pièce, y compris n'importe quelle partie excentrée de celle-ci. 2.- Machine pour enlever au moins une couche de matière à partir de la surface interne (14) d'une pièce (10) à profil courbe fermé, cette pièce ayant une surface cylindrique externe (16), caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour maintenir la pièce (10), un ensemble (20) à outil de coupe pour enlever au moins une couche de matière à partir de la pièce, cet ensemble (20) à outil de coupe comportant un bras (34), disposé essentiellement suivant un rayon de la pièce (10) de forme annulaire, une monture coulissante (32) qui est disposée sur le bras (34), cette monture (32) comportant un moyen de guidage destiné à venir en contact contre la surface externe (16) de la pièce (10), ce moyen de guidage comportant un organe de guidage (26) formant suiveur de came, à faible frottement, pour permettre au moyen de guidage de repérer et de suivre le diamètre externe de la pièce (10), un micromètre (28) pour commander l'organe de guidage (26), la monture (32) portant un outil de coupe (22) pour enlever de la matière à partir de la surface interne (14) de la pièce (10), cet outil de coupe (22) étant maintenu à une distance constante de l'organe de guidage (26) le long d'un rayon de la pièce (10), et des moyens pour provoquer un mouvement relatif entre la machine et l'ensemble à outil de coupe, si bien que le mouvement entre la machine et l'ensemble à outil de coupe amène l'outil de coupe (22) à enlever au moins une couche de matière à partir de la pièce (10) et la monture (32) est montée libre sur le bras (34) en permettant ainsi l'enlèvement d'une épaisseur de matière constante, à partir de la surface externe (16) de la pièce (10), et ce quelles que soient les excentricités de la pièece circulaire. 3.- Machine suivant la revendication 2 caractérisée en ce que l'organe de guidage (22) formant suiveur de came, à faible frottement, est choisi dans le groupe constitué par les roulements à rouleaux et les roulements à billes. 4.- Machine suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisée en ce que le moyen de coupe est choisi dans le groupe constitué par les outils coupants et les meules à grande vitesse. 5.- Machine suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisée en ce que le moyen de sollicitation (30) est choisi dans le groupe constitué par des ressorts, des vérins hydrauliques et des vérins pneumatiques. 6.- Appareil pour enlever de la matière à partir de la surface interne (14) d'une pièce annulaire (10), cette pièce (10) ayant une surface externe (16), caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de coupe (22) pour enlever le revêtement (18) de la surface interne (14), un organe de guidage (26) adapté de manière à glisser sur la surface externe (16), le moyen de coupe (22) et l'organe de guidage (26) étant alignés suivant un rayon commun de la pièce annulaire, des moyens de montage (28,32) reliant le moyen de coupe (22) à l'organe de guidage (26), ces moyens de montage (28, 32) étant réglables pour faire varier l'intervalle entre le moyen de coupe (22) et l'organe de guidage (26) de façon qu'un intervalle ajustable sépare le moyen de coupe (22) de l'organe de guidage (26), les moyens de montage (28,32) étant montés à coulissement et étant adaptés de manière à pouvoir se déplacer le long d'un rayon (R) de la pièce annulaire (10), cette pièce annulaire (10) étant disposée entre le moyen de coupe (22) et l'organe de guidage (26) si bien que, lorsqu'un mouvement relatif, entre la pièce annulaire (10) et le moyen de coupe (22) , est provoqué autour d'un axe (12) passant approximativement par le centre de la pièce annulaire (10), le moyen de coupe (22) enlève, de la surface interne (14), une couche de matière d'épaisseur prédéterminée. 7.- Procédé pour enlever de la matière à partir de la surface interne (14) d'une pièce (10) de forme courbe fermée, cette pièce ayant un diamètre externe, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à utiliser un ensemble (20) à outil de coupe, cet ensemble (20) comportant un organe de guidage (26) pour suivre le diamètre externe de la pièce (10) , un outil de coupe (22) pour enlever la matière à partir du diamètre interne, et des moyens de liaison (28,32) pour relier l'outil de coupe (22) et l'organe de guidage (26) de telle façon que cet organe de guidage (26) et cet outil de coupe (22) suivent le contour de la pièce, y compris n'importe quelle partie excentrée, à maintenir la pièce (10) et à créer un mouvement relatif entre l'outil de coupe (22) et la pièce (10), si bien que le mouvement relatif entre l'ensemble (20) à outil de coupe et la pièce (10) amène l'outil de coupe (22) à traverser la surface interne (14) en enlevant une quantité contr8ôlée de matière, l'organe de guidage (26) commandant la quantité de matière enlevée par l'outil de coupe (22).