Brevet FR2665658A1 — publié le 19920214

La présente invention propose un procédé de numérisation de gabarits de perçage, c 'est-à-dire un procédé qui permet de mesurer, dans un gabarit, la position exacte et l'inclinaison des axes dans un jeu de trous de façon à effectuer automatiquement le perçage. Le procédé peut être appliqué de façon satisfaisante dans le domaine des constructions aéronautiques, sans être limité à celui-ci, dans lequel, d'une part l'automatisation constitue la tendance en fabrication et en montage et o est exigée, d'autre part une parfaite interchangeabilité des nouvelles pièces avec les anciennes, usinées par exemple à l'aide de systèmes manuels avec des gabarits et des règles-guides. Jusque récemment, c'est-à-dire quelques années, le perçage, l'évasement et le rivetage de la plupart des pièces d'avion étaient effectués par de simples techniques manuelles, ce qui signifie des imprécisions, des temps longs et des coûts élevés. Puisque les tolérances permises pour l'usinage des pièces d'avions sont très limitées dans le cas du perçage, de l'évasement etc, les opérateurs étaient aidés par des gabarits et des règles-guides pour le positionnement correct de l'outil. Depuis peu, on a développé des machines-outils susceptibles d'effectuer automatiquement de tels usinages. Cependant, pour fabriquer des pièces de rechange pour remplacer les pièces fabriquées au préalable à l'aide de gabarits, qui doivent être parfaitement interchangeables, l'utilisation de ces nouvelles techniques pour leur production n'est ni pratique ni économique Par conséquent,' chaque pièce est encore usinée au moyen de gabarits. Cependant, des moyens aptes à permettre l'automatisation de chaque usinage dans la mesure du possible sont de plus en plus exigés pour des usinages basés sur l'utilisation de gabarits. Dans ce but, l'invention propose, selon l'un de ses aspects, un procédé de numérisation des gabarits de perçage qui permet de trouver les coordonnées de deux points placés sur l'axe du trou au moyen d'une broche de palpeur En connaissant ces deux points, on peut calculer un troisième point sur la ligne droite passant le long des deux premiers points à une distance définie de ceux-ci Ce dernier sera mémorisé Il représente la position de l'outil le long des axes de la machine. De façon plus détaillée, l'invention propose, selon ce premier aspect, un procédé de numérisation de gabarits de serrage caractérisé en ce qu'il comprend les phases suivantes: insérer dans un trou de gabarit une broche de palpeur comportant une tête de forme arrondie, du même diamètre que le trou, ladite broche de palpeur étant reliée à un système de mesure apte à déterminer de façon continue sa position; mémoriser les coordonnées d'un point de l'axe du trou voisin de la surface du gabarit; insérer profondément la broche de palpeur et trouver les coordonnées d'un deuxième point de l'axe du trou voisin de l'arrière. calculer l'inclinaison de l'axe au moyen des coordonnées des deux points trouvés. De préférence, ce système de mesure consiste en trois encodeurs. De façon avantageuse, un troisième point est calculé sur l'axe du trou) mais à l'extérieur de ce dernier à une distance D supérieure à la distance entre le bord extérieur du gabarit et la profondeur maximale atteinte par l'outil, ce point étant pris comme un point de positionnement de l'outil le long des axes de la machine. Selon un deuxième aspect, l'invention réalise un outil destiné à mette en oeuvre ce procédé, caractérisé en ce qu'il comprend une tête de forme arrondie du même diamètre que le trou, fixée à l'extrémité d'une tige assemblée sur un système de mesure qui est relié à la commande numérique de la machine. Comme indiqué plus haut, ledit système de mesure consiste de préférence en trois encodeurs La tête peut, en particulier être sphérique ou en forme de segment sphérique. Selon un troisième aspect, l'invention concerne une machine-outil destinée à la mise en oeuvre du procédé décrit plus haut. On va maintenant décrire l'invention de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple de mode de réalisation préféré et en se référant particulièrement aux figures annexées qui représentent: la FIG 1, en coupe transversale, un détail d'un gabarit de perçage à l'un des points à détecter; la FIG 2, en coupe transversale, l'outil selon l'invention inséré dans un trou à gabarit au cours de la phase de mesure. En se référant à la FIG 1, la référence 1 désigne le gabarit de perçage à appliquer à la pièce à usiner 2. Le gabarit présente un jeu de trous 3, comportant chacun une douille de centrage 4. Les pièces à usiner sont généralement incurvées et l'inclinaison aux positions o doivent être exécutés les usinages n'est pas connue. Par conséquent, pour effectuer de façon appropriée les différents usinages, il sera nécessaire de connaître les coordonnées d'un point placé le long de l'axe du trou ainsi que l'inclinaison de cet axe dans l'espace. Un outil, décrit ci-dessous, monté sur une machine comportant plusieurs degrés de liberté, de préférence au moins six, est utilisé pour effectuer les mesures. De telles machines sont connues et l'une d'elle est représentée, par exemple, dans la demande de brevet italien 44 804 A/88. Cette machine comporte une tête de travail installée dans un support mobile le long de trois axes cartésiens XYZ. La tête peut tourner autour d'une paire d'axes orthogonaux A et C et un outil se déplaçant le long d'un axe W y est monté. Une broche de palpeur analogique, du type Renishaw est monté sur cette tête, et permet de trouver les coordonnées de différents points dans l'espace. L'outil (Fig 2) consiste en une tête 5 en forme de sphère ou segment de sphère, du même diamètre que la douille 4, montée sur une tige 6 reliée à trois encodeurs ou à un autre système de mesure qui est relié au dispositif gouvernant les déplacements de la machine. Pratiquement, il est possible de serrer la broche de palpeur et, en la poussant dans une direction, de faire avancer la machine dans la même direction à une vitesse directement proportionnelle à la force exercée sur la broche de palpeur. Lorsque la position nécessaire a été atteinte, on met en fonction la commande qui permet la mémorisation des coordonnées de ce point par le programme. Les dispositifs mentionnés ci-dessus, par exemple la broche de palpeur, l'encodeur et les programmes concernés sont bien connus des techniciens et ne sont donc pas décrits de façon détaillée. En revanche, il est important que la forme de l'outil soit celle qui est représentée, c'est-à-dire une forme de segment de sphère, du même diamètre que la douille de centrage. Puis, il sera possible d'amener la machine près du trou et d'insérer l'outil pour effectuer l'observation nécessaire sans exiger de positionnement exact qui exigerait un temps long. En fait, avant la numérisation, ni l'orientation de l'axe du trou ni les coordonnées des axes polaires A et C de la machine ne sont connus, ce qui permet d'amener l'axe de l'outil à coïncider avec l'axe du trou. C'est la raison pour laquelle la forme des broches de palpeurs sera propre à permettre à la broche d'entrer dans le trou même lorsque l'écart avec l'axe est importante. Conformément au procédé de l'invention, on amène d'abord la machine près du trou, puis on insère l'outil, on arrête à la surface et on mémorise la position d'un premier point, par exemple un point Pl, au moyen de la commande numérique. On insère ensuite l'outil plus profondément et on répète l'opération de numérisation des coordonnées en un deuxième point, par exemple P 2. Les coordonnées des deux points étant connues par rapport à un système d'origine, l'inclinaison du segment Pi, P 2 dans l'espace est connue Au moyen des coordonnées de ce système, on peut donc calculer par des formules données la position des axes A et C de façon que l'axe d'outil soit orienté comme le segment Pi, P 2. Lorsque ces points sont connus, on peut calculer un troisième point P 3 (Fig 1) sur l'axe du trou à une distance prédéterminée D de Pi. 2665658- Ce dernier est ensuite mémorisé par la machine et représente le positionnement le long des axes X, Y, Z, A et C de l'outil qui se déplacera ensuite le long de l'axe W pour effectuer le perçage. La distance D est déterminée au préalable de façon à permettre, pendant la phase de perçage, le positionnement de l'outil à une distance de la machine qui empêche des collisions éventuelles entre l'outil et la pièce lorsque l'on passe de l'usinage d'un trou au suivant Pour appliquer de façon appropriée le procédé ci-dessus, il faut que le diamètre de l'outil soit égal au diamètre du trou dans le perçage et que la distance entre les points Pl et P 2 soit aussi longue que possible. Il est clair que l'écart entre le point idéal et le point effectivement déterminé est proportionnel à la différence entre le diamètre de la broche de palpeur et celui de la douille de centrage et que des distances excessivement courtes entre les points Pl et P 2 peuvent provoquer des erreurs angulaires importantes malgré la correspondance exacte entre la broche de palpeur et la douille. C'est pourquoi on préfère un outil de forme de sphère tronquée qui permet une plage plus grande à l'intérieur de la douille. Il est donc possible, grâce au procédé décrit ici, de trouver la position et l'inclinaison exactes des trous d'un gabarit de perçage et d'effectuer ensuite automatiquement les différents usinages. L'automatisation de ce processus de production diminue le temps de travail de façon remarquable tout en augmentant la qualité d'usinage, c'est-à-dire en effectuant le perçage au moyen d'un programme automatique en utilisant cependant un appareil de centrage. En plaçant le calibre de perçage dans la même position et la même orientation, après remplacement de la pièce usinée, il sera possible d'utiliser les mêmes programmes pour usiner d'autres pièces avec des outils de longueurs différentes. L'homme de l'art pourra concevoir diverses modifications et variantes que l'on considérera comme Entrant dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé de numérisation de gabarits ( 1) de serrage caractérisé en ce qu'il comprend les phases suivantes: insérer dans un trou ( 3) de gabarit ( 1) une broche de palpeur comportant une tête ( 5) de forme arrondie, du même diamètre que le trou ( 3), ladite broche de palpeur étant reliée à un système de mesure apte à déterminer de façon continue sa position; mémoriser les coordonnées d'un point (Pi) de l'axe du trou ( 3) voisin de la surface du gabarit ( 1); insérer profondément la broche de palpeur et trouver les coordonnées d'un deuxième point (P 2) de l'axe du trou ( 3) voisin de l'arrière. calculer l'inclinaison de l'axe (P 1-P 2)au moyen des coordonnées des deux points trouvés. 2 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ce système de mesure consiste en trois encodeurs. 3 Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'un troisième point (P 3) est calculé sur l'axe du trou ( 3 > mais à l'extérieur de ce dernier, à une distance (D) supérieure à la distance entre le bord extérieur du gabarit ( 1) et la profondeur maximale atteinte par l'outil, ce point (P 3) étant pris comme un point de positionnement de l'outil le long des axes de la machine. 4 Outil destiné à mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une tête ( 5) de forme arrondie du même diamètre que le trou ( 3), fixée à l'extrémité d'une tige ( 6) assemblée sur un système de mesure qui est relié à la commande numérique de la machine. Outil selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit système de mesure consiste en trois encodeurs. 6 Outil selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite tête ( 5) est sphérique. 7 Outil selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite tête ( 5) est en forme de segment de sphère. 8 Machine-outil spécialement destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'une au moins des revendica- tions 1 à 3, et comportant un outil selon l'une au moins des revendications 4 à 7.