Brevet FR2655283A1 — publié le 19910607

DESCRIPTION La présente invention concerne un outil destiné à l'ébavurage de pièces mécaniques ainsi qu'une méthode de mise en oeuvre de cet outil sur machine automatique de type robot. L'automatisation de diverses opérations d'ajustage lors de la finition de pièces mécaniques, destinées à des applications aéronautiques notamment sur moteurs, a fait l'objet de nombreux travaux d'adaptation, notamment tendant à l'utilisation de robots pour effectuer ces opérations du type ébavurage. Ces applications concernant notamment les dispositifs de montage sur un bras de robot ou leur mode d'utilisation ont été illustrés, par exemple, par FR-A-2 620 242 et par FR 88.15659. Les outils précédemment utilisés du type fraise ou petite meule, mis en oeuvre notamment au moyen d'une meuleuse entrainant l'outil en rotation, le suivi de contour et les déplacements étant assurés par exemple par un bras de robot, ne donnent pas toutefois entière satisfaction dans certaines applications envisagées. Un des problèmes posés est notamment d'assurer l'enlèvement d'une bavure, pouvant être importante ou irrégulière, sur une arête de pièce sans risquer d'atteindre une surface de la pièce tout en assurant à l'opération une fiabilité suffisante du résultat c'est à dire sans laisser subsister d'élément de bavure.Un des buts auxquels doit répondre l'invention est de conserver les avantages que présente l'automatisation par rapport à une opération manuelle essentiellement tributaire d'un "tour de main" de l'opérateur, c'est à dire de garantir une qualité constante et une parfaite répétitivité de l'opération et de ses résultats. De précédentes tentatives en utilisant des outils connus ont ainsi mal résolu certains problèmes posés tels que le risque d'engagement de l'outil dans la pièce ou le respect de la forme de l'arête portant la bavure à enlever en tenant compte des variations de forme et de rigidité des bavures obtenues à la suite des opérations précédentes de mise en forme et d'usinage de la pièce, variations qui ne peuvent pas être totalement maitrisées. Un outil répondant à ces conditions et destiné à l'utilisation précitée est caractérisé en ce qu'il présente une forme générale allongée selon une direction longitudinale et comporte au moins une partie travaillante réalisée en un matériau convenant pour les outils coupants destinés à l'usinage des matériaux des pièces concernées et munie au moins d'une fente orientée selon une direction transversale à l'outil et présentant une profondeur limitée de manière que les bords de ladite fente assurent l'enlèvement de bavure par mouvement alternatif longitudinal de va-et-vient de l'outil, un déplacement coordonné parallèle à l'arête de pièce portant la bavure assurant l'introduction successive des éléments de bavure dans ladite fente d'outil. L'outil ainsi défini, conforme à l'invention, permet notamment d'enlever en une seule passe une bavure importante et irrégulière, résultant par exemple d'une opération précédente d'usinage par fraisage au cours de laquelle le choix des conditions de coupe a privilégié la performance d'enlèvement de copeaux par rapport à la qualité de finition. On note également que la forme allongée de l'outil lui procure notamment une flexibilité qui autorise une large tolérance de positionnement de l'outil par rapport à la pièce à usiner. Avantageusement, l'outil comporte en outre en bout une surface de coupe limitée par des arêtes. L'outil peut être de forme générale plate, demi-cylindrique ou cylindrique et comporte une partie solidaire de la partie travaillante et formant une queue de prise d'outil. Ledit outil peut avantageusement comporter en outre des surfaces actives complémentaires d'usinage, striées ou diamantées qui sont susceptibles d'être utilisées pour une opération ultérieure après l'ébavurage, par exemple, pour effectuer un chanfreinage ou un cassage d'angle. Une méthode avantageuse d'utilisation dudit outil conforme à l'invention, monté sur une machine automatique du type robot, dans laquelle l'outil est animé d'un mouvement alternatif linéaire au moyen d'un système d'entraînement adapté sur ladite machine et d'un mouvement d'avance le long de l'arête de pièce à ébavurer procuré par un support de la machine tel que le bras du robot est caractérisé en ce que le déplacement d'outil est tangentiel à une face de ladite pièce qui procure un guidage à l'outil. D'autres caractéristiques et avantages de l'outil d'ébavurage conforme à l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue de face d'un outil d'ébavurage conforme à l'invention ;; - la figure 1A représente un détail agrandi de l'outil selon I de la figure 1 les figures 2, 3, 4, montrent trois variantes de réali sation de l'outil d'ébavurage selon une vue en coupe tranversale les figures 5, 6, 7, montrent selon une vue schématique partielle en perspective les phases de l'enlèvement d'un copeau au moyen de l'outil d'ébavurage conforme à l'invention lors d'une opération d'ébavurage d'une pièce mécanique - la figure 8 représente, selon une vue schématique et partielle, un exemple de la méthode de mise en oeuvre d'un outil d'ébavurage conforme à l'invention sur une machine automatique du type robot - les figures 9A et 9B montrent selon un détail agrandi la position de l'outil par rapport à la pièce à ébavurer. Un outil d'ébavurage 1 conforme à l'invention représenté sur la figure 1 comporte une partie travaillante 2 réalisée en un matériau connu en soi et convenant pour les outils coupants destinés à l'usinage des matériaux des pièces concernées. Selon les applications, on utilise ainsi de l'acier rapide pour outils ou un matériau au carbure de tungstène. Ladite partie travaillante 2 d'outil comporte sur un bord latéral au moins une fente 3 qui peut être unique ou plusieurs échelonnées dans le sens longitudinal, par exemple au nombre de trois dans l'exemple représenté sur la figure 1. La profondeur et la largeur de la fente 3 sont déterminées en fonction des applications selon la géométrie des pièces et la forme et la géométrie des bavures à enlever. Dans les exemples d'outils utilisés la profondeur de fente 3 est ainsi de l'ordre de 1 à 3 mm et la largeur de fente 3 de 1 à 2 mm. Afin de réduire l'usure d'outil, les fentes 3 peuvent présenter des bords latéraux inclinés d'un angle a sur une perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'outil, qui peut être de l'ordre de 1 degré tel que représenté sur le détail agrandi de la figure 1A. Ladite partie travaillante 2 est solidaire d'une partie 4 formant queue de prise d'outil qui peut être cylindrique ou de toute forme adaptée à la prise d'outil prévue sur la machine d'utilisation qui n'a pas été représentée sur les dessins et peut être, par exemple, un système d'entraînement tel qu'une limeuse pneumatique fixée sur un bras mobile de robot d'usinage. Dans l'exemple d'outil 1 représenté à la figure 1, la géométrie d'outil comporte par exemple une longueur L de 60 mm, une partie travaillante 2 de largeur 1 de 6 mm et d'une épaisseur de l'ordre du millimètre et une queue 4 de longueur L1 de 20 mm. L'écartement entre les fentes 3 tient compte de l'amplitude du mouvement alternatif dans le mode d'utilisation de l'outil décrit plus loin. Ladite partie travaillante 2 présente une forme générale allongée et conformément aux sections représentées sur les figures 2, 3 et 4 peut être soit plate, soit demi-cylindrique, soit cylindrique. L'outil 1 présente la forme générale d'une lime du type lime aiguille ou lime plate. L'extrémité de ladite partie travaillante 2 d'outil peut comporter en outre, comme réprésenté sur la figure 1, une surface de coupe 5 en bout d'outil. Au lieu d'une direction transversale à l'outil, telles que représentées sur la figure 1, le ou les fente(s) 3 peuvent avoir une direction inclinée. L'outil 1 peut également et avantageusement comporter des surfaces actives complémentaires d'usinage. Un outil 1 du type lime peut ainsi comporter une face de partie travaillante 2 munie de stries ou présentant une surface abrasive, par exemple diamantée. Dans ce cas une utilisation complémentaire de l'outil 1 après l'opération proprement dite d'ébavurage de pièce peut être prévue, comme cela sera précisé ci-après. On va maintenant décrire le mode d'utilisation de l'outil d'ébavurage conforme à l'invention qui vient d'être décrit en référence aux figures 1 à 4. L'outil d'ébavurage 1 est destiné à être monté sur une machine à mouvement longitudinal alternatif du type limeuse pneumatique par exemple. Il peut être utilisé sur outillage manuel mais l'application la plus intéressante, comme précédemment exposé, est l'ébavurage de pièces sur machine automatique, l'outil, porté par un système d'entraînement, étant notamment monté à l'extrémité du bras mobile d'un robot d'usinage. Ce mode d'utilisation est schématiquement représenté à la figure 8. L'outil 1 au contact d'une arête 7 d'une pièce à ébavurer 8 est monté à l'extrémité d'une limeuse pneumatique 9 portée par un bras 10 de robot.Dans ce cas la limeuse 9 assure un déplacement alternatif de va-et-vient de l'outil I selon la direction longitudinale de l'outil perpendiculairement au plan de la bavure 6 et le robot 10 effectue un mouvement d'avance selon la direction perpendiculaire à la précédente et parallèle à l'arête 7 de pièce portant la bavure 6 à enlever. Ces mouvements sont respectivement schématisés sur les figures 5 et 8 par les flèches fl et f2. La figure 5 montre la première phase d'enlèvement de la bavure 6 sur l'arête 7 de pièce 8 au cours de laquelle la fente 3 de la partie travaillante 2 de l'outil 1 est amenée en position de contact avec un élément de bavure 6.Dans la deuxième phase représentée sur la figure 6, l'élément de bavure 6 est plié par l'action des bords de la fente 3 d'outil qui se déplace dans le sens indiqué par la flèche fl et dans la troisième phase le retour de l'outil dans le sens indiqué par la flèche fl sur la figure 7 casse et détache l'élément de bavure 6. Le cisaillage de la bavure 6 est ainsi obtenu en un seul passage de l'outil 1 quelles que soient la forme et la rigidité de la bavure et sans risque d'engagement de l'outil 1 dans la pièce 8, ni détérioration de l'arête 7 de pièce. La forme et le nombre des fentes 3 sont aménagés pour obtenir la meilleure coupe et le meilleur dégagement des copeaux. Dans des zones de pièce peu accessibles, la surface de coupe 5 ménagée en bout d'outil permet de réaliser un cisaillement des bavures du type burinage. La méthode remarquable d'utilisation de l'outil d'ébavurage 1 conforme à l'invention, selon l'exemple représenté sur la figure 8 comporte notamment une mise en position particulière de l'outil 1 par rapport à la pièce 8, comme représenté sur les figures 9A et 9B. En effet, ltoutil 1 est placé en appui sur la pièce 8 sous un faible angle b de contact limité à 1 ou 2 degrés, comme réprésenté sur la figure 9A, entre la face d'outil et le plan tangent à la pièce au point de contact. Ainsi le mouvement alternatif de déplacement de l'outil 1 se faisant tangentiellement à une face de la pièce, le risque d'engagement de L'outil 1 dans la pièce 8 se trouve supprimé et l'enlèvement de bavure peut être effectué sans effet de chanfreinage incontrôlé, simultané.Dans certaines applications en effet, notamment lors d'une préparation de bords à souder, par exemple, un chanfrein présenterait des inconvénients. La simplicité et la souplesse d'utilisation de l'outil 1 procurés par cette méthode de guidage tangentiel de l'outil 1 sur la pièce 8 sont encore améliorés par les caractéristiques de flexibilité de l'outil 1. Cette flexibilité provient soit de la forme de l'outil 1 retenue, notamment dans le cas d'une forme plate, représentée à la figure 2 par exemple, soit d'une réduction de la section de la queue d'outil. La flexibilité d'outil ainsi obtenue autorise notamment une tolérance de 1 à 2 mm dans une direction perpendiculaire à la surface de contact avec la pièce 8 et également de plusieurs mm dans la direction du mouvement alternatif de cisaillage. Il en résulte des tolérances intéressantes dans la programmation de trajectoire d'outil au niveau du robot et une admissibilité sur des variations de position de la bavure 6 ainsi que sur les formes d'arête 7 de pièce. La position tangentielle de l'outil 1 et le guidage de l'outil 1 sur la pièce 8 autorisent également des tolérances sur les vitesses d'avance qui peuvent par exemple varier autour de 10 mm/s, entre 5 et 20 mm/s. Des résultats intéressants obtenus par un outil 1 conforme à l'invention, mis en oeuvre selon la méthode remarquable selon l'invention décrite ci-dessus, peuvent être notés. Sur pièces en aciers inoxydables ou en superalliages à haute résistance, des bavures d'épaisseur variant de 0,1 à 0,5 mm et de largeur variant de 0,1 à 3 mm sont ainsi enlevées ; et sur alliages à grande dureté, notamment destinés à des applications sur pièces de moteurs aéronautiques, 50 m d'arête de pièce ont pu être ébavurés avant d'observer une usure d'outil. Parmi les avantages procurés, outre la fiabilité et l'efficacité de l'outil 1, un prix de revient et un coût d'utilisation inférieurs à ceux des outils antérieurement connus et utilisés, du type fraise rotative en carbure par exemple, on relève également un abaissement du niveau sonore. A titre d'exemple, un niveau sonore de 85 dB a été mesuré lors d'un ébavurage de pièce au moyen d'un outil rotatif du type fraise monté sur meuleuse alors qu'en utilisant l'outil 1 selon la méthode qui vient d'être décrite, le niveau sonore est abaissé à 40 dB. REVENDICATIONS 1. Outil destiné à l'ébavurage de pièces mécaniques caractérisé en ce qu'il présente une forme générale allongée selon une direction longitudinale et comporte au moins une partie travaillante (2) réalisée en un matériau convenant pour un outil coupant d'usinage des matériaux desdites pièces et munie d'au moins une fente (3) présentant une profondeur limitée de manière que les bords de ladite fente assurent l'enlèvement de bavure (6) par mouvement alternatif longitudinal de va-et-vient de l'outil (1), un déplacement coordonné d'avance parallèle à l'arête de pièce portant la bavure assurant l'introduction successive des éléments de bavure (6) dans ladite fente (3) d'outil. 2. Outil d'ébavurage selon la revendication 1 dans lequel ladite fente (3) est orientée selon une direction transversaleà l'outil, les bords de fente étant perpendiculaires à la direction de déplacement en va-etvient de l'outil (1). 3. Outil d'ébavurage selon la revendication 1 dans lequel ladite fente (3) orientée généralement selon une direction transversale à l'outil comporte des bords formant un angle a compris entre O et 1 degré avec ladite direction. 4. Outil d'ébavurage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel ladite partie travaillante (2) est solidaire d'une partie (4) formant une queue de prise d'outil. 5. Outil d'ébavurage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel ladite fente (3) est placée sur une partie travaillante (2) de forme générale plate et allongée. 6. Outil d'ébavurage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel ladite fente (3) est placée sur une partie travaillante (2) de forme allongée et demi-cylindrique. 7. Outil d'ébavurage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel ladite fente (3) est placée sur une partie travaillante (2) de forme allongée et cylindrique. 8. Outil d'ébavurage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel la fente (3) a une profondeur de 1 à 3 mm et une largeur de 1 à 2 mm. 9. Outil d'ébavurage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel une fente (3) unique est disposée sur la partie travaillante de l'outil. 10. Outil d'ébavurage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel la partie travaillante (2) comporte trois fentes (3) échelonnées dans le sens longitudinal. 11. Outil d'ébavurage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel la partie travaillante (2) comporte en outre en bout d'outil une surface de coupe (5) limitée par des arêtes. 12. Outil d'ébavurage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel la partie travaillante (2) comporte en outre des surfaces actives complémentaires d'usinage au moyen d'une surface striée ou d'une surface abrasive diamantée. 13. Méthode de mise en oeuvre d'un outil (1) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 12 dans une opération d'enlèvement d'une bavure (6) sur une arête (7) de pièce (8) dans laquelle ledit outil (1) monté sur une machine automatique du type robot est animé d'un mouvement alternatif (fl) linéaire au moyen d'un système d'entraînement (9) adapté sur ladite machine et d'un mouvement d'avance f2 le long de l'arête (7) de la pièce (8) à ébavurer procuré par un support de la machine tel qu'un bras (10) de robot caractérisée en ce que le déplacement d'outil (1) est tangentiel à une face de ladite pièce (8) qui procure un guidage à l'outil (1). 14. Méthode de mise en oeuvre d'un outil (1) conforme à la revendication 12 selon la revendication 13 dans laquelle ladite opération d'enlèvement de bavure (6) est suivie d'une opération mettant en oeuvre lesdites surfaces complémentaires d'usinage de l'outil (1).