Brevet FR2778127A1 — publié le 19991105

L'invention se rapporte à procédé de fraisage comportant un retournement de la pièce fraisée. L'invention concerne plus particulièrement le domaine de la fabrication et de la conception assistée par ordinateur dans lequel on définit, dans des moyens informatiques, une pièce théorique à réaliser. Ces moyens informatiques assurent la commande numérique de moyens de fraisage, pour réaliser la pièce réelle à partir d'un volume brut de matière tendre disposé sur une table de fraisage. L'invention peut s'appliquer notamment au fraisage de matériaux tendre tels que des résines plastiques pour réaliser des volumes prototypes. Pour réaliser une pièce complexe par fraisage à commande numérique assistée par ordinateur, on fixe la pièce brut sur la table de fraisage, on prend les références de positionnement du bloc brut sur la table de fraisage puis on usine la face supérieure du bloc selon la pièce définie dans les moyens informatiques. Pour fraiser la face inférieure du bloc brut, et afin de pouvoir retourner cette pièce et la positionner sur la table de fraisage, il est connu de réaliser, dans une pièce supplémentaire, une empreinte de la partie déjà fraisée du bloc. Ce fraisage intermédiaire dans une pièce supplémentaire nécessite une préparation informatique. Le bloc partiellement fraisé est ensuite placé dans la pièce supplémentaire qui est alors fixée sur la table de fraisage. On reprend alors les références de positionnement du bloc à fraiser sur la table de fraisage puis on termine l'usinage de la partie inférieure du bloc retourné. Cependant, ce procédé de fraisage, qui nécessite un fraisage intermédiaire et sa préparation dans le logiciel de conception assistée par ordinateur, est long et complexe. Un but de la présente invention est de proposer un procédé de fraisage comportant un retournement de la pièce fraisée, palliant tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. Ce but est atteint par le fait que le procédé de fraisage, qui comporte un retournement de la pièce fraisée et qui consiste à définir une pièce théorique dans des moyens de traitement informatiques assurant la commande automatique de moyens de fraisage, pour réaliser une pièce réelle à partir d'un volume brut de matière tendre fixé sur une table de fraisage, comporte: - une étape consistant à disposer la pièce théorique dans un volume brut théorique de dimensions déterminées et comportant deux faces parallèles, respectivement inférieures et supérieures, - une étape de fixation d'un volume brut réel en matériau tendre sur la table de fraisage, le volume brut réel ayant deux faces parallèles, respectivement inférieure et supérieure distance d'une cote correspondant à l'écartement des faces supérieure et inférieure du volume brut théorique, le volume brut réel ayant un volume identique au volume brut théorique ou susceptible d'être contenu dans ce dernier, le volume brut reposant sur la table par sa face inférieure, - une première étape de fraisage de la partie supérieure du volume brut, - une étape de reconstitution d'une surface supérieure parallèle à la surface inférieure du volume brut et située à une distance de cette dernière égale à l'écartement des faces inférieure et supérieure du volume brut avant la première étape de fraisage, - une étape de retournement du volume brut sur la table de fraisage, le volume brut étant fixé sur la table par sa face supérieure reconstituée, et - une seconde étape de fraisage de la partie inférieure du volume brut. Selon une autre particularité le procédé de fraisage comporte une étape de définition, dans les moyens de traitement informatiques, d'une première orientation du volume brut théorique par rapport à un référentiel, et d'une seconde5 orientation se déduisant de la première orientation par une rotation de 180 degrés du volume brut par rapport à un axe du référentiel, les orientations avant retournement et après retournement du volume brut sur la table de fraisage correspondant respectivement aux deux orientations définies io pour le volume brut théorique. Selon une autre particularité l'étape de reconstitution d'une surface supérieure, sur le volume brut, consiste à: - recouvrir la surface supérieure fraisée d'un film protecteur amovible ou d'un agent de démoulage, - couler une couche de matériau durcissable sur le film disposé sur la surface fraisée, - disposer au moins un bloc de matière tendre sur le matériau coulé, les blocs ayant une épaisseur supérieure à la couche de matière fraisée lors de la première étape de fraisage, et - à surfacer la partie supérieure des blocs à une cote par rapport à la surface inférieure correspondant à l'espacement des faces inférieures et supérieures avant la première étape de fraisage. Selon une autre particularité lors de l'étape de reconstitution d'une surface supérieure sur le volume brut, on définit au moins deux repères de positionnement sur le volume brut et leurs projections respectives sur la table de fraisage, pour permettre le retournement du volume brut de façon que les axes médians longitudinaux et transversaux du volume brut restent situés dans deux plans fixes respectifs avant et après retournement. Selon une autre particularité les repères de positionnement sont constitués par deux logements pour des vis ou goupilles de fixation et situés respectivement au niveau de deux extrémités du volume brut de façon que les logements des goupilles soient situées sur un axe médian longitudinal ou transversal du volume brut, les logements des goupilles étant ménagés dans les éléments de mise à niveau et/ou dans pièces rendues solidaires des éléments de mise à niveau. Selon une autre particularité les logements pour les io goupilles sont ménagés dans deux oreilles fixées sur les éléments de mise à niveau avant l'étape de surfaçage, les deux oreilles étant également surfacée la cote déterminée lors de l'étape de surfaçage. Selon une autre particularité les oreilles sont constituées d'une résine plastique. Selon une autre particularité l'étape de fixation du volume brut sur la table de fraisage consiste à coller le volume brut sur un plateau rigide lui-même bridé sur la table de fraisage. Selon une autre particularité le film protecteur est constitué d'un film adhésif plastifié. Selon une autre particularité le matériau durcissable est constitué d'une résine de polyester à prise rapide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés, dans lesquels: - les figures 1A et 1B représentent schématiquement la préparation, dans les moyens informatiques, des étapes de fraisage selon l'invention - les figures 2A, 2B, 3A à 3C, 4A, 4B, 5A et 5B représentent schématiquement une succession d'étapes du procédé de fraisage selon l'invention. L'invention va à présent être décrite en référence aux figures 1A, 2A, 2B, 3A à 3C, 4A, 4B, 5A et 5B. Les figures 2A, 4A et 5A représentent en perspective le bloc de matière brut sur la table de fraisage à différents stades du procédé. Les figures 2B, 4B et 5B sont des vues de côté respectivement des figures 2A, 4A et 5A. Le procédé selon l'invention concerne la conception et fabrication assistée par ordinateur (CFAO). Les moyens informatiques utilisés (non représentés) pour la mise en 1o oeuvre du procédé comportent un ordinateur qui commande, au moyen d'un logiciel approprié, des moyens de fraisage à commande numérique. Pour réaliser une pièce de forme déterminée, I'opérateur commence par définir dans le logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO), la pièce théorique T à réaliser. Dans l'exemple de réalisation représenté, la pièce T à usiner a la forme d'un prisme à base trapézoïdale. La plus grande face parallélépipédique du prisme comporte, en son milieu, une rainure 16 longitudinale qui s'étend sur toute la longueur de la pièce T. L'opérateur dispose ensuite la pièce T théorique dans un volume brut théorique B de dimensions déterminées et comportant deux faces 3, 4 parallèles, respectivement inférieure et supérieure (figure 1A). Dans l'exemple représenté, le volume brut théorique B, ou brut théorique est un parallélépipède rectangle. L'opérateur crée ensuite dans un même fichier informatique ou dans deux fichiers distincts, deux représentations du brut théorique B ayant respectivement deux orientations différentes par rapport à un référentiel xyz. La figure 1A représente une première orientation dite "avant retournement" du brut théorique B par rapport au référentiel xyz. Dans cette première orientation, la face supérieure 4 du parallélépipède B est située au-dessus de la face 3 inférieure, c'est-à-dire que la rainure 16 de la pièce théorique T est orientée vers le haut. La figure lB représente une seconde orientation dite "après retournement" du brut théorique T par rapport à ce référentiel xyz. Dans la deuxième orientation, la face supérieure 4 du parallélépipède est située en dessous de la face 3 inférieure, c'est-à-dire que la rainure 16 de la pièce théorique T est orientée vers le bas. La seconde orientation se déduit de la première orientation par une rotation de 180 io degrés du volume brut B autour d'une direction parallèle à un axe x du référentiel. Aux deux orientations du parallélépipède B des figures 1A et lB vont correspondre respectivement deux phases d'usinage décrites ci-après. Le brut théorique B permet de définir le bloc 2 (figure 2A) de matière réel, ou brut réel 2, qui sera usiné pour réaliser la pièce souhaitée. Le brut réel 2 comporte deux faces 3, 4 parallèles, respectivement inférieure et supérieure, distantes l'une de l'autre d'une cote H correspondant à l'écartement des faces supérieure 4 et inférieur 3 du brut théorique B. De préférence, la forme et les dimensions du brut réel 2 correspondent à la forme et aux dimensions du brut théorique B. Cependant, le brut réel 2 peut avoir un volume plus proche du volume de la pièce 1 à réaliser, c'est-à-dire inférieur au volume du brut théorique T. Ainsi, le volume du brut réel 2 est soit identique au volume du brut théorique B, soit susceptible d'être contenu dans ce dernier. L'opérateur fixe ensuite un volume brut réel 2 tel que défini ci-dessus sur la table 6 de fraisage (figure 2A). Le brut réel 2, qui est constitué d'un matériau tendre tel qu'une résine plastique ou une résine époxy, est fixé par collage ou tout autre moyen équivalent sur un plateau rigide (non représenté) lui même bridé sur la table 6 de fraisage. Le volume brut 2 repose sur la table 6 par sa face 3 inférieure. L'opérateur prend alors les références de positionnement du brut 2 sur la table de fraisage, c'est-à-dire qu'il renseigne la machine sur la position relative du volume brut 2 par rapport aux moyens 5 de fraisage (figure 2B). La première phase de fraisage peut alors être lancée. Au cours de cette première étape de fraisage, les moyens 5 de fraisage usinent la partie supérieure du bloc brut 2. Les moyens 5 de fraisage peuvent être constitués, par exemple, d'une fraiseuse à trois axes ou à cinq axes. Selon l'invention, lorsque cette première étape de fraisage est terminée, l'opérateur va reconstituer, sur la face 8 o0 (figure 3A) supérieure fraisée du volume brut 2, une surface d'appui. Cette surface 14 supérieure reconstituée (figures 3C et 4A) est parallèle à la surface 3 inférieure du brut 2 et située à une distance de cette dernière égale à l'écartement H des faces inférieure 3 et supérieure 4 du brut 2 avant la première étape de fraisage. Dans l'exemple de réalisation non limitatif représenté, la reconstitution de cette surface 14 d'appui commence par la pose, sur la face 8 supérieure fraisée, d'un film 9 protecteur. Ce film 9 protecteur, qui est de préférence un film 9 adhésif plastifié, est tel qu'il peut être retiré aisément de la surface 8 fraisée sur laquelle il est collé. Comme décrit ci-après, le film 9 adhésif va constituer la surface sur laquelle va être coulé un matériau 10 durcissable. Ainsi, le film 9 peut être collé sur la surface 8 usinée du brut 2 avec des replis, pour améliorer la prise de du matériau durcissable coulé. Le film 9 adhésif peut être remplacé par un agent de démoulage de type connu qui sera choisi en fonction du matériau usiné, ou de tout autre moyen équivalent. Comme évoqué ci-dessus, l'opérateur coule sur le film 9 un matériau pâteux 10 qui se solidifie après un laps de temps déterminé (figure 3B). Ce matériau 10 durcissable peut être constitué, par exemple, d'une résine polyester pâteuse à prise rapide ou de tout autre matériau équivalent. L'opérateur dispose ensuite un ou plusieurs blocs 7 de matériau tendre sur la couche 10 de résine avant sa prise (figure 3C). Les blocs 7, qui peuvent être constitués d'un même matériau que le brut 2, ont une épaisseur supérieure à la couche de matière fraisée lors de la première étape de fraisage. Ces blocs 7 de matière sont destinés à remplir le volume brut théorique défini ci-dessus dans le logiciel de conception assistée par ordinateur. Les blocs 7 sont liés solidement au brut 2 après la prise de la résine 10 pâteuse. L'opérateur définit également au moins deux repères 11, 12 de positionnement sur le brut 2 ainsi que les projections 111, 112 de ces repères 11, 12 sur le plateau sur lequel est collé le brut 2 (figures 4A et 4B). Ces repères 11, 12 et leur projection 111, 112 sont prévus pour permettre le retournement du brut 2 de façon que les axes médians longitudinaux et transversaux du volume 2 brut restent situés dans deux plans fixes respectifs avant et après retournement. C'est-à-dire que dans sa position après retournement le brut 2 est situé au même endroit et avec la même orientation sur la table 6 de fraisage que dans sa position avant retournement. Dans l'exemple représenté, les repères de positionnement sont constitués de deux logements 11, 12 pour des vis ou goupilles de fixation et sont situés respectivement au niveau de deux extrémités du brut 2. Les deux logements 11, 12 sont situés à égale distance L/2 des deux bords longitudinaux du parallélépipède brut 2. Les deux logements 11, 12 des goupilles sont situés sur l'axe médian longitudinal brut 2 et sont ménagés respectivement dans deux oreilles 13, 15 fixées sur les éléments 7 de mise à niveau. Les deux oreilles 13, 15 peuvent être constituées de résine plastique ou de tout au matériau équivalent rendu solidaire des blocs 7. Le procédé selon l'invention se poursuit par une étape de surfaçage de la partie supérieure des blocs 7 fixés sur le brut 2 (figure 3C). Les blocs 7 sont surfacés à une cote H par rapport à la surface 3 inférieure du brut 2 qui correspond à l'espacement des faces inférieure 3 et supérieure 4 avant la première étape de fraisage. Par soucis de simplification, les oreilles 13, 15 ne sont pas représentées à la figure 3C, cependant, ces dernières sont également surfacée à la cote H de la surface 14 reconstituée. L'opérateur décolle ensuite la pièce à demi usinée du plateau de la table 6 de fraisage et le nettoie des restes de colle. Il réalise ensuite deux perçages dans le plateau pour l'implantation des goupilles aux endroits 111, 112 repérés lors de la réalisation des logements 11, 12 pour les goupilles des lo oreilles 13, 15. Le brut 2 est ensuite retourné de façon que la face 14 supérieure reconstituée par les blocs 7 repose sur le plateau bridé sur la table 6 de fraisage. L'opérateur positionne et fixe le brut 2 reconstitué en s'aidant du goupillage. Le brut 2 peut !5 à nouveau être fixé par collage ou tout autre moyen sur le plateau bridé sur la table 6 de fraisage. Lors de cette étape, l'opérateur veille à ce que le retournement du brut 2 s'effectue par une rotation autour de la même direction que lors du retournement théorique dans le logiciel de conception assistée par ordinateur. C'est-à-dire que les positions avant retournement et après retournement du brut 2 sur la table 6 de fraisage correspondent respectivement aux deux orientations définies pour le volume brut B théorique aux figures 1A et lB. Ainsi, I'orientation "avant-arrière" du brut 2 par rapport aux moyens 5 de fraisage est conservée dans les phases de fraisage avant retournement et après retournement. Une fois le brut 2 retourné et fixé sur la table 6 de fraisage, I'opérateur lance la seconde phase d'usinage du brut, c'est-à-dire l'usinage de la partie inférieure du brut 2. Lorsque le fraisage de la pièce est terminé, I'opérateur n'a qu'à démonter la pièce finie de sa gangue de résine isolée par le film 9. Bien sûr, I'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, ainsi, dans variante de réalisation, les deux logements 11, 12 pour les moyens de fixation et de positionnement du brut peuvent être ménagés dans les extrémités du ou des blocs 7 de résine plutôt que dans des oreilles rapportées sur ces derniers. On conçoit donc que l'on a un procédé de fraisage d'une grande simplicité qui permet de réduire les délais d'usinage de pièces complexes qui nécessitent un retournement sur la table de fraisage. En effet, selon l'invention il n'est pas nécessaire de réaliser un fraisage intermédiaire d'un "moule" pour retourner la pièce. Ainsi le travail de conception et fabrication io assistée par ordinateur et les parcours usinage correspondants à ce moule sont économisés. Par ailleurs, selon l'invention on n'effectue qu'une seule prise de référence du brut 2 sur la table 6 de fraisage. En effet, grâce à la reconstitution d'une surface 14 supérieure sur le brut 2 et son retournement précis au moyen des repères de positionnement, il n'est pas nécessaire d'effectuer une nouvelle prise de référence après retournement du brut, pas plus qu'un nouveau bridage du plateau sur lequel est fixé le brut. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits. Enfin, les repères insérés après les caractéristiques techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de fraisage comportant un retournement de la pièce (1) fraisée et consistant à définir une pièce (T) théorique dans des moyens de traitement informatiques assurant la commande automatique de moyens (5) de fraisage, pour réaliser une pièce (1) réelle à partir d'un volume brut (2) de matière tendre fixé sur une table (6) de fraisage, caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape consistant à disposer la pièce théorique (T) dans io un volume brut théorique (B) de dimensions déterminées et comportant deux faces (3, 4) parallèles, respectivement inférieures et supérieures, - une étape de fixation d'un volume brut réel (2) en matériau tendre sur la table (6) de fraisage, le volume brut réel (2) ayant deux faces (3, 4) parallèles, respectivement inférieures et supérieures distance d'une cote (H) correspondant à l'écartement des faces supérieure et inférieur du volume (B) brut théorique, le volume brut réel (2) ayant un volume identique au volume brut théorique (B) ou susceptible d'être contenu dans ce dernier, le volume brut (2) reposant sur la table (6) par sa face (3) inférieure, - une première étape de fraisage de la partie supérieure du volume brut (2), - une étape de reconstitution d'une surface (14) supérieure parallèle à la surface (3) inférieure du volume (2) brut et située à une distance de cette dernière égale à l'écartement (H) des faces inférieure (3) et supérieure (4) du volume (2) brut avant la première étape de fraisage, - une étape de retournement du volume brut (2) sur la table (6) de fraisage, le volume brut (2) étant fixé sur la table (6) par sa face (14) supérieure reconstituée, et - une seconde étape de fraisage de la partie inférieure du volume brut (2). 2. Procédé de fraisage selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une étape de définition, dans les moyens de traitement informatiques, d'une première orientation du volume brut théorique (B) par rapport à un référentiel, et d'une seconde orientation se déduisant de la première orientation par une rotation de 180 degrés du volume brut (B) par rapport à un axe du référentiel, les orientations avant retournement et après retournement du volume (2) brut sur la table (6) de fraisage correspondant respectivement aux deux orientations définies pour le volume brut (B) théorique. 3. Procédé de fraisage selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'étape de reconstitution d'une surface (14) supérieure, sur le volume brut (2), consiste à: - recouvrir la surface (8) supérieure fraisée d'un filma (9) protecteur amovible ou d'un agent de démoulage, - couler une couche (10) de matériau durcissable sur le film (9) disposé sur la surface (8) fraisée, - disposer au moins un bloc (7) de matière tendre sur le matériau coulé, les blocs (7) ayant une épaisseur supérieure à la couche de matière fraisée lors de la première étape de fraisage, et - à surfacer la partie supérieure des blocs à une cote (H) par rapport à la surface (3) inférieure correspondant à l'espacement des faces inférieures (3) et supérieures (4) avant la première étape de fraisage. 4. Procédé de fraisage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que lors de l'étape de reconstitution d'une surface (14) supérieure sur le volume brut (2), on définit au moins deux repères (11, 12) de positionnement sur le volume brut (2) et leurs projections (111, 112) respectives sur la table (6) de fraisage, pour permettre le retournement du volume (2) brut de façon que les axes médians longitudinaux et transversaux du volume (2) brut restent situés dans deux plans fixes respectifs avant et après retournement. 5. Procédé de fraisage selon la revendication 4 caractérisé en ce que les repères de positionnement sont constitués par deux logements (11, 12) pour des vis ou goupilles de fixation et situés respectivement au niveau de deux extrémités du volume (2) brut de façon que les logements (11, 12) des goupilles soient situées sur un axe médian longitudinal ou transversal du volume (2) brut, les logements (11, 12) des goupilles étant ménagés dans les éléments (7) de mise à niveau et/ou dans pièces (13, 15) rendues solidaires des éléments (7) de mise à niveau. 6. Procédé de fraisage selon les revendications 3 à 5 prises en combinaison caractérisé en ce que les logements (11, 12) pour les goupilles sont ménagés dans deux oreilles (13, 15) fixées sur les éléments (7) de mise à niveau avant l'étape de surfaçage, les deux oreilles (13, 15) étant également surfacée la cote (H) déterminée lors de l'étape de surfaçage. 7. Procédé de fraisage selon la revendication 6 caractérisé en ce que les oreilles (13, 15) sont constituées d'une résine plastique. 8. Procédé de fraisage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'étape de fixation du volume (2) brut sur la table (6) de fraisage consiste à coller le volume brut sur un plateau rigide lui-même bridé sur la table (6) de fraisage. 9. Procédé de fraisage selon la revendication 3 caractérisé en ce que le film (9) protecteur est constitué d'un film adhésif plastifié. 10. Procédé de fraisage selon la revendication 3 ou 8 caractérisé en ce que le matériau (10) durcissable est constitué d'une résine de polyester à prise rapide.