Brevet FR2681545A1 — publié le 19930326

GABARIT DE CONTROLE DE PERCAGE ET SON PROCEDE DE FABRICATION DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne L'usinage à grande précision de trous dans des pièces métalliques, et en particulier l'outillage nécessaire pour le contrôle de l'usinage, tel que des gabarits de contrôle de perçage. Une application particulièrement intéressante est prévue pour l'usinage de pièces de grandes dimensions, planes et comportant un grand nombre de trous à effectuer de manière précise. C'est le cas de certaines pièces annulaires, telles que les disques rentrant dans la constitution des turboréacteurs pour avions. ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE Pour faciliter le contrôle de trous dans des pièces métalliques, il est connu d'utiliser des outillages appelés gabarits de contrôle de perçage. Ces outillages sont constitués essentiellement d'une couronne et de canons métalliques qui sont des pièces tubulaires, dont le diamètre intérieur correspond exactement au diamètre extérieur de L'outil devant effectuer le contrôle, à savoir une broche. Chaque canon est placé de manière à ce que l'axe de l'alésage intérieur soit placé exactement de manière confondue avec l'axe théorique du trou à contrôler. Ainsi, la broche de contrôle est fixée dans le canon de perçage et est guidée radialement vers le trou à contrôler. La précision de ce positionnement est inférieure au centième de millimètre, de manière généra le. Ce type d'outillage est utilisé lorsque des séries de trous doivent être percés dans des pièces, de manière répétitive, par exemple lors de la fabrication d'une série de pièces. On peut citer l'exemple de disques, de couronnes, rentrant dans la fabrication d'un turboréacteur d'avion. De telles pièces peuvent avoir plus d'une centaine de trous à leur périphérie, positionnés de manière très précise. La figure 1 illustre en vue de dessus un outillage de l'art antérieur qui est un gabarit destiné à permettre le contrôle de douze trous 2 (en traits mixtes) d'une pièce non représentée, disposés annulairement autour d'un axe central. Ces trous 2 sont représentés sur un diamètre 14. C'est en positionnant des broches dans les trous 13 (traits forts) d'une plaque support 8 que leur contrôle devra être effectué. Ils sont délimités par des canons 4, placés eux-mêmes dans des alésages 6 pratiqués dans la pièce support 8. On a représenté, de manière un peu exagérée, les alésages 6 de manière excentrée par rapport au diamètre théorique 14 sur lequel ils devraient être centrés. On constate ainsi que La position de l'axe réel 10 de l'alésage usiné 6 a une position écartée par rapport à l'axe théorique 12 du trou 2 à obtenir. Cet écart a été repéré E. On voit ainsi que si on place un canon 4 dont la fabrication est, non pas parfaite, mais acceptable vis-à-vis des tolérances, c'est-à-dire avec un alésage interne 13 concentrique au diamètre extérieur, cet alésage 13 se trouve désaxé du même écart E par rapport à l'emplacement de l'axe théorique 12 du trou à faire. Sur certains des différents emplacements, où l'on a laissé figurer l'alésage désaxé 6 et le trou théorique à obtenir 2, on a également fait figurer par une petite flèche la direction de cet écart E. On constate bien évidemment que cette direction peut être quelconque. La représentation de ces différents emplacements montre bien la forme excentrée que devrait avoir un canon pour être positionné dans un alésage excentré 6 et en même temps fournir un alésage 13 correctement positionné, par exemple sur le diamètre imaginaire de positionnement 14 des axes 12. C'est précisément cette forme excentrée que les canons utilisés dans le gabarit de perçage selon L'invention possèdent. On note que, comme dans chaque fabrication de pièces par usinage, on est obligé d'admettre une certaine tolérance de fabrication. Il est toutefois admis que la fabrication de pièces, telles que des canons de perçage permet d'obtenir des tolérances de fabrication minimales très régulières qui peuvent permettre de négliger leur existence. Sur la figure 2, est représenté un gabarit de contrôle de l'art antérieur 20 qui est constitué d'un support 8 dans un des alésages 6 duquel est placé un canon 4 dans lequel est fixée une broche de contrôle 22. En dessous du gabarit 20 se trouve la pièce à contrôler 23. En dessous de cette dernière, on a fait figurer le rayon théorique RT du cercle de positionnement de l'axe 12 de l'alésage 6 et le rayon réel RR du cercle où se trouve L'axe réel 10 du trou à contrôler 24, indépendamment de la position de ce trou à contrôler. Le but de l'invention est de tenter de remédier à cet inconvénient en proposant un procédé de fabrication différent concernant les gabarits de contrôle de perçage. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, un premier objet principal de l'invention est un procédé de fabrication d'un ensemble mécanique constitué d'une pièce support comprenant une pluralité d'alésage pouvant recevoir des pièces tubulaires de diamètres internes déterminés et d'axes théoriques et parallèles de façon très précise, telles que des canons d'un gabarit de contrôle de perçage. Un tel procédé consiste principalement à - faire un alésage pour chaque pièce tubulaire au diamètre externe de cette dernière ; - usiner les pièces tubulaires aux diamètres interne et externe déterminés ; - inserer une pièce tubulaire dans chaque alésage de la pièce support. Selon l'invention, après L'usinage des alésages, on mesure le défaut de positionnement de l'axe réel de l'alésage par rapport à l'axe théorique et on repère son orientation, ensuite lors de L'usinage des pièces tubulaires, on tient compte du défaut de positionnement de l'alésage correspondant en désaxant L'axe théorique du diamètre interne de la pièce tubulaire d'une valeur de désaxage égale au défaut mesuré et en repérant sur la pièce tubulaire l'orientation de cette correction, et lors de l'insertion dans l'alésage, à placer la pièce tubulaire dans l'alésage de manière à ce que les orientations de la pièce tubulaire et l'alésage correspondent et que le défaut de positionnement soit pratiquement compensé. On peut ainsi réduire à un minimal très acceptable les tolérances de fabrication finale concernant le positionnement de l'alésage interne de chaque pièce tubulaire. La réalisation principale de ce procédé prévoit que le repérage de la direction de désaxage se fait en mettant une marque à la périphérie du canon dans la direction du désaxage et sur le côté le plus épais de la pièce tubulaire. Un deuxième objet principal de l'invention est un gabarit de contrôle de perçage, constitué - d'une plaque support comportant des alésages, usinés pour que l'axe réel de chaque alésage soit le plus près possible de l'axe théorique du trou à contrôler et dans chacun desquels est placé un canon dont L'alésage interne est destiné à guider un outil de contrôle. Selon l'invention, l'axe de l'alésage interne de la pièce tubulaire est désaxé par rapport à l'axe du diamètre externe d'une valeur théorique égale à L'écart éventuel entre l'axe réel et l'axe théorique de l'alésage dans la pièce support et dans une direction parallèle à la direction de cet écart éventuel, de manière à compenser cet écart éventuel. Dans la mise en oeuvre préférentielle pour permettre le repérage des excentrations des alésages, des encoches de repérage sont prévues à la périphérie de la plaque support. LISTE DES FIGURES L'invention et ses différentes réalisations seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, qui est illustrée de plusieurs figures, représentant respectivement : - figure 1, un gabarit de contrôle de perçage et ses canons de contrôle obtenus d'après les techniques de l'art antérieur ; - figure 2, en coupe, l'exécution d'un contrôle au moyen d'une broche et d'un gabarit de contrôle de perçage selon l'art antérieur ; - figures 3 et 4, en vue de desus et en coupe, un canon du gabarit de contrôle selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UNE REALISATION DE L'INVENTION Le procédé selon l'invention prévoit donc de modifier ces canons de contrôle 4 pour que l'axe de l'alésage final 2 soit désaxé d'une valeur correspondant à l'écart de position E de l'axe de l'alésage 6. Sur la figure 3, ce désaxage est accentué. Pour estimer un tel alésage excentré 2, il faut d'abord mesurer le désaxage E de l'alésage 6 en mesurant un défaut horizontal Ex et un défaut vertical Ey. La valeur de l'écart à corriger est égal à : E = (EX2 + Ey2)i Pour mesurer le défaut d'excentration des alésages 6 sur la plaque support 8, on positionne cette dernière d'une façon déterminée sur une machine de métrologie tridimensionnelle de précision. Puis, on effectue la mesure de chaque alésage 6 en se repérant par rapport à quatre encoches de repérage 29 placées à 90 d'intervalle les unes des autres, à la périphérie de la plaque support 8. La correction est apportée au canon 21 de la façon suivante. On se procure des ébauches cylindriques qui ont un diamètre externe 30 supérieur au diamètre externe final 25 qui correspond au diamètre des alésages 6. Ces ébauches sont également livrées avec un trou d'un diamètre interne 2 correspondant exactement au diamètre extérieur des broches 22 qui y seront insérées. L'état de surface et la dureté de ce diamètre sont également ceux requis pour la fixation des broches 22. La dispersion maximale de ces diamètres internes 2 peut ne pas excéder 3 micromètres. L'excentration de la position de l'axe 10 du diamètre externe du canon 21 peut être obtenue par un usinage excentré sur une rectifieuse, puisque le canon 21 est prévu auparavant avec une surépaisseur. Bien entendu, comme le montre la figure 4, on peut éventuellement usiner des chanfreins externes 27 ou internes 28. L'angle A de la direction de L'écart défini par le rapport Ex/Ey doit être repéré sur la pièce support 8. On peut à cet effet procéder à un traçage sur les bords de l'alésage 6. L'invention prévoit également de faire une marque ou un trait sur la périphérie du canon 21. Ce trait devra être placé en correspondance avec un trait ou une marque fait sur le bord de l'alésage 6 de la pièce support 8 et correspondant à cette direction. Ainsi, lors du montage de chaque canon de contrôle 21 dans chaque alésage 6, il est facile de repérer cette direction A et de placer correctement le canon 21. L'invention permet ainsi d'obtenir une tolérance de position d'usinage de ces alésages 2 de 0,01 mm sur une pièce qui peut être une couronne, dont le diamètre est de l'ordre du mètre, et dont la tolérance de position des alésages 6 est de L'ordre de 0,1 mm. La réalisation de tels gabarits de contrôle de perçage peut donc se faire avec des tolérances de position inférieures aux tolérances dimensionnelles réalisables sur des machines. On peut ainsi obtenir un rapport "écart de position/diamètre de la pièce" plus faible qu'avec les techniques traditionnelles. On obtient également une réduction importante du coût de fabrication de ce type de gabarit et, une diminution des aléas de fabrication. Une meilleure stabilité géométrique des gabarits est également obtenue et entraîne une diminution du nombre de remises en état périodique. D'autre part, après l'usinage de l'ébauche de chaque alésage 6 sur la couronne 8, un traitement thermique de stabilisation est effectué. L'invention a été décrite pour un gabarit de contrôle de perçage. Néanmoins, elle s'applique a n'importe quelle pièce ayant un côté plat sur lequel débouchent une série de trous à positionner avec précision. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un ensemble constitué d'une pièce support (8) comportant une pluralité d'alésages (6) destinés à des pièces tubu lai rets (4) de diamètres internes déterminés et d'axes théoriques parallèles et positionnés de façon très précise, tels que des canons d'un gabarit de contrôle de perçage, consistant à : a) faire un alésage (6) pour chaque pièce tubulaire (4) au diamètre externe (D) de celle-ci ; c) usiner les pièces tubulaires (4) aux diamètres externe (D) et interne déterminés ; d) insérer chaque pièce tubulaire (4) dans un alésage (6), caractérisé en ce qu'il consiste à - après l'usinage des alésages (6), procéder à une étape b) qui est de mesurer le défaut de position nement (E) de l'axe réel (10) de l'alésage (6) par rapport à l'axe théorique (12) et repérer l'orientation de cet écart (E) ; - lors de l'usinage c) des pièces tubulaires (4), tenir compte du défaut de positionnement (E) de l'alésage (6) correspondant en désaxant l'axe théorique du diamètre interne de L'alésage (2) de la pièce tubulaire (4) d'une valeur égale au défaut mesuré (E) et en repérant sur la pièce tubulaire l'orientation de cette correction ; - lors de l'insertion (d) dans l'alésage (6) de La pièce tubulaire (4), placer cette pièce pour que les orientations de la pièce tubulaire (4) et de l'alésage (6) correspondent et que le défaut de positionnement a tendance à être compensé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le repérage de la direction de désaxage (E) se fait en mettant une marque à la périphérie du canon (4) dans la direction du désaxage (E) et sur le côté le plus épais. 3. Gabarit de contrôle de perçage constitué de - une plaque support (8) comportant des alésages (6) usinés pour que l'axe réel (10) de chaque alésage (6) soit le plus près possible de l'axe théorique (12) du trou à contrôler et dans chacun desquels est placé un canon (4) dont l'alésage interne (2) est destiné à guider un outil de contrôle (22), caractérisé en ce que l'axe (12) de L'alésage interne (2) est désaxé par rapport à l'axe (10) du diamètre externe (D) d'une valeur théorique égale à l'écart éventuel (E) entre l'axe réel (10) de l'alésage (6) et l'axe théorique (12) de l'alésage (2) et dans une direction parallèle à la direction de cet écart éventuel (E) de manière à compenser cet écart. 4. Gabarit selon la revendication 3, caractérisé en ce que des encoches de repérage (29) sont prévues à La périphérie de la plaque support (8).