Brevet FR2837121A1 — publié le 20030919

permanent (5) pour definir la face active (7). La presente invention concerne un dispositif d'usinage par abrasion de surface gauche. II existe, notamment, dans le domaine aeronautique de nombreuses pieces qui doivent subir une operation de polissage. Cette operation de polissage permet d'obtenir un etat de surface tres soigne presentant des tolerances de l'ordre du micrometre. Or, certains elements, tels que disques de compresseur ou aubes de turbines presentent des formes complexes. En particulier, un disque de compresseur presente des per,cages de section elliptique et d'axe curviligne dont la surface est poke par une p3te abrasive a base de carbure de silicium qui circule sous pression dans chacun des trous. Ce type de polissage est particulierement complexe a mettre en ceuvre puisqu'il necessite des organes de pompage, des tuyauteries, des raccords. La manipulation de p3te abrasive a pour consequence une usure rapide du materiel et les inevitables fuites de p3te abrasive presentent des consequences tres nefastes. En outre, les parametres d'abrasion vent mal meftrises si bien que l'etat de surface final peut presenter certaines dispersions. Le polissage d'un disque de compresseur comprenant vingt-quatre trous presentant chacun une longueur d'environ 120 mm est une operation dont la duree est en moyenne d'une semaine. 2s En ce qui concerne les aubes de turbine, celles-ci vent pokes de man iere m anuelle. Cette operation presente done tou s l es inconve n ients inherents a une intervention humaine: manque de repetitivite, cout Un but de ['invention est de fournir un dispositif d'usinage par polissage d'une surface gauche qui permette de realiser cet usinage de maniere sensiblement plus rapide que le permettent les dispositifs et procedes connus. Un autre but de ['invention est de fournir un dispositif permettant une meilleure ma^'trise des parametres de polissage. Selon ['invention, une bande de materiau abrasif se deplace entre la surface gauche a usiner et un gabarit dont le profil est ['inverse de celui de la surface gauche a usiner, correspond a celui de la surface gauche, des moyens de poussee exer,cant un effort de serrage du gabarit contre la surface a usiner. L'usinage par abrasion de surface gauche de maniere est realise de maniere extremement rapide et avec une tres grande precision puisque le materiau abrasif est maintenu au cours de l'usinage en contact de la surface a usiner par un gabarit dont le profil correspond a celui de la surface a obtenir. Selon un mode de realisation avantageux, la bande de materiau abrasif est solidaire du gabarit, au moins un bras entranant le gabarit dans un mouvement alternatif contre la surface a usiner. Dans une variante, deux gabarits supportant chacun une bande de materiau abrasif, entranes chacun par un bras respectif, vent simultanement entranes contre une surface gauche respective a usiner. De maniere avantageuse, le dispositif comprend un plateau diviseur sur loquel la piece a usiner est bridee. Selon des caracteristiques avantageuses, un verin hydraulique double effet dispose au centre du plateau diviseur exerce une force sur la piece a usiner dans une direction verticale et un verin hydraulique double effet exerce une force sur la piece a usiner dans une direction horizontale. Selon un deuxieme mode de relisation, des moyens de fixation maintiennent le gabarit dans une position fixe par rapport a la surface a usiner, une bande de materiau abrasive circulant entre le gabarit et la surface a usiner. Selon une caracteristique preferentielle, la bande de materiau abrasive est deroulee depuis une bobine de stockage, circule entre la surface a usiner, puis est enroulee sur une bobine de reception. Selon une possibilite, au moins un verin assure une poussee du gabarit contre la surface a usiner. Selon une autre possibilite, le gabarit est muni d'un verin a chacune de ses extremites. De preference, le verin est un verin double effet. En outre, il convient de noter que la surface a usiner peut etre une surface gauche fermee ou ouverte. Pour sa bonne comprehension, I'invention est decrite en reference au dessin annexe representant, a titre d'exemple non limitatif, plusieurs modes de realisation d'un dispositif d'usinage selon celle-ci. La figure 1 represente une piece a usiner, la figure 2 est une vue en coupe selon 11-ll de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe selon lil-lil de la figure 2, la figure 4 represente un premier mode de realisation du dispositif, la figure 5 represente une variante de ce mode de realisation du dispositif, la figure 6 represente un deuxieme mode de realisation du dispositif, la figure 7 represente un troisieme mode de realisation du dispositif, la figure 8 represente un quatrieme mode de realisation du dispositif, la figure 9 represente un cinquieme mode de realisation du dispositif, la figure 10 represente un sixieme mode de realisation du dispositif, la figure 11 est une vue en coupe d'un element de ce mode de realisation, la figure 12 represente un septieme mode de realisation du dispositif. Comme le montre la figure 1, un disque de compresseur mis en ceuvre, notamment dans des moteurs d'avions, comprend un disque 2 annulaire dans lequel vent pratiques des per,cages 3 radiaux. Ces per,cages vent generalement obtenus par electroerosion et presentent un axe curviligne sensiblement selon un arc de cercle comme on le volt sur la figure 2 et une section elliptique comme le montre la figure 3. Du fait de leur surface gauche, I'usinage de la surface interieure de ces per,cages est une operation complexe. Or, la fonction de ce disque 2 et de ses per,cages 3 impose que la surface interieure de ces derniers presente un coefficient de rugosite Ra environ egai a 0,4 m. La figure 4 represente un mode de realisation d'un dispositif permettant d'usiner par abrasion la surface interieure des per,cages. La piece a usiner, a savoir le disque de compresseur 2 dans l'exemple represente, est bridee sur un plateau diviseur 5. Un verin 7 doubles effets est dispose sous le plateau diviseur 5 permettant d'exercer une force selon une direction verticale sur ce dernier. Un second verin double effees, non represente sur le dessin, permet d'exercer une force dans une direction horizontale sur le plateau dvseur. Un portique surplombe la piece a usiner dont l'axe horizontal 8 supporte deux bras 9. Un gabarit metallique 12 dont le profil correspond a celui du per,cage a usiner, c'est-a-dire que sa courbure est egale a la courbure de l'axe curviligne du percage, est fixe de maniere amovible a ltextremite de chacun des bras 9. Le gabarit 12 presente une section transversale inferieure a celle du per,cage. Un materiau abrasif recouvre ce gabarit 12. En fonctionnement, le gabarit est introduit dans un perc,age 3 dont la surface interieure doit etre usinee par abrasion. Lors d'une premiere passe, les bras 9 vent animes d'un mouvement alternatif, le gabarit 12 etant maintenu en contact de la surface a usiner par ['action des verins doubles effees. La portion de surface usinee se trouve dans la direction de la resultante des forces exercees par les verins. En modifiant la resultante des forces exercees par chacun des verins doubles effets a chaque passe, le gabarit 12 vient en contact, au cours de plusieurs passes, avec la totalite de la surface interieure du perc, age. Lorsque l'usinage d'un per,cage 3 est acheve, le gabarit est demonte des bras pour permettre une rotation du plateau diviseur 5 en vue d'amener un per,cage a usiner dans l'axe de deplacement des bras. La figure 5 represente une variante de realisation comprenant deux portiques. Les axes horizontaux 13 de ces portiques vent paralleles et surplombent respectivement deux per,cages 3 dont les axes vent alignes. Chacun des deux axes horizontaux 13 supporte un bras 14 sur lequel est fixe un gabarit de polissage 15. Chacun de ces deux gabarits 15 presente une longueur developpee legerement superieure a la moitie de la longueur developpee des perc,ages 3. En fonctionnement, les deux gabarits 15 vent introduits chacun dans un per,cage, les bras 14 etant animes d'un mouvement alternatif. Les gabarits 14 vent maintenus contre la surface interieure de chacun des per,cages 3. Les verins 7 doubles effets horizontaux et verticaux permettent par leurs actions conjuguees d'assurer la mise en contact de chacun des gabarits sur la totalite de la circonference de la surface a usiner. Par rotation successive du plateau diviseur, I'ensemble des per,cages est usine sur toute leur longueur. La figure 10 represente un autre mode de realisation du dispositif selon ['invention. Comme on peut le voir sur cette figure, les bras 9 du portique supportent chacun deux organes 40 de support en arc de cercle. Un outil 41 abrasif est dispose entre les organes de support au niveau de leur jonction. Cet outil, comme on peut le voir en coupe sur la figure 11, presente une section elliptique. Ce outil se compose de trots elements, a savoir deux cylindres lateraux 42 relies par un element central 43, comme cela appara'^t sur la figure 1 1. Les bras 9 vent mis en mouvement de maniere alternative de fa,con similaire a ce qui est decrit precedemment. Un verin 45 dont chacune des extremites est fixee sur les bras 9 permet d'ecarter les organes de support l'un de l'autre de fa,con a permettre la rotation de la piece a usiner pour proceder a l'usinage d'un perc,age suivant. La figure 12 montre un autre mode de realisation selon ['invention. Selon ce mode de realisation, plusieurs outils 47 de section elliptique vent enfiles sur un cable 49 de traction. Entre chacun de ces outils, est insere un tron,con de centrage 50 de section elliptique egalement. Un fourreau 52 metallique en arc de cercle recouvre en outre une portion de cable 49. L'ensemble ainsi forme est insere dans l'un des per,cages 3 radieux du disque 2 puis en exerc,ant une traction sur le cable chacun des outils realise ['abrasion et le polissage de la surface gauche. La figure 6 montre une autre forme de realisation de ['invention. Le gabarit 25 est maintenu dans une position fixe par rapport a la surface a usiner et une bande de materiau 16 abrasif circule entre le gabarit 25 et ladite surface. Sur cette figure, on peut voir que la bande 16 de materiau abrasif continu, est entranee par une poulie menant 17 et est guidee par une poulie menee 18. Des verins 19 doubles effets exercent une force sur le gabarit 25 dont la resultante permet de maintenir ce dernier en pression contre la surface a usiner. Plusieurs passes permettent de realiser l'usinage de la totalite de la surface gauche a usiner au cours de chacune desquels le gabarit est mis en appui contre differentes parties de cette surface. La figure 8 represente un mode de realisation simplifie du dispositif d'usinage represente a la figure 6 dans lequel le gabarit 25 est maintenu en contact de la surface a usiner par deux ressorts 28 exer,cant leurs actions de rappel a chacune de ses extremites. Le mode de realisation represente a la figure 9 comprend un gabarit 30 dont le profil correspond a la section du per,cage a usiner tout en etant legerement superieur par exemple de 0,1 mm sur le rayon. Une tige curviligne 31 relic le gabarit 30 a un gales 33. La bande abrasive 16 est deroulee depuis une bobine 34, est poussee contre la surface a usiner par le gabarit 16, passe sur le gales 33, est poussee contre la surface a usiner et enfin s'enroule sur une bobine 35. Un verin 36 dispose en bout de la ligne curviligne permet de deplacer le gabarit le long de la surface a usiner. De plus, I'ensemble d'entranement de la bande abrasive est susceptible d'un mouvement de rotation en vue d'assurer l'usinage de la totalite de la surface. La figure 7 represente un autre mode de realisation de ['invention permettant le polissage de surface ouverte telle que la surface d'une aube de turbine. Une turbine 20 presente une pluralite d'aubes 21 orientees radialement. Un gabarit 22 est place en contact de la surface de l'aube 21 a usiner. La surface du gabarit 22 presente un profil correspondent a la surface finale de l'aube 21. Le gabarit 22 peut, par exemple, etre realise par moulage sur une aube etalon. Des verins 23 maintiennent le gabarit contre la surface de l'aube a usiner. Une bande de materiau abrasif 24 est deroulee depuis une bobine menee 26, circule entre le gabarit 22 et la surface de l'aube 21 puis stenroule sur une bobine menant 27. Des poulies de renvoi 29 permettent de guider la bande abrasive 24. La bande peut presenter une largeur de 50 mm et l'usinage 24 de la totalite de la surface de l'aube 21 necessite done plusieurs passes. A cet effet, I'ensemble comprenant les bobines de materiau abrasif se deplace radialement de la surface de l'aube 21. L'invention fournit ainsi un dispositif ayant les nombreux avantages indiques plus haut. II permet notamment de realiser l'usinage par abrasion de surface gauche de maniere extremement rapide et avec une tres grande precision puisque le materiau abrasif est maintenu au cours de l'usinage en contact de la surface a usiner par un gabarit dont le profil correspond a celui de la surface a obtenir. II va de soi que ['invention n'est pas limitee aux modes de realisation decrits ci-dessus mais elle en embrasse au contraire toutes les variantes de realisation. Ainsi, le gabarit pourrait presenter une section polygonale et les verins doubles effets pourraient etre des verins pneumatiques, hydrauliques ou electriques. REVENDICATIONS 1. Dispositif de finition d'usinage par abrasion d'une surface gauche (3, 21) d'une piece metallique, caracterise en ce qu'il comprend un element abrasif (12, 15, 16, 41, 47) presentant une geometric complementaire de celle de la surface gauche et des moyens de mise en mouvement de ['element abrasif contre la surface gauche, des moyens de poussee exer, cant un effort de serrage de ['element abrasif contre la surface a usiner. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce qu'un outil abrasif (41) de section complementaire de celle de la surface a usiner est entrarne contre la surface gauche a usiner. 3. Dispositif selon la revendication 2, caracterise en ce que l'outil abrasif (41) presente une section elliptique formee de deux cylindres (42) relies par un element central (43). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caracterise en ce que l'outil (41) est maintenu par deux tiges (40) en arc de cercle, chacune de ces tiges etant retenue par un bras. 5. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caracterise en ce qu'au moins un outil abrasif (47) presentant une arete de coupe associe a un tron,con de centrage (50) est entrane par cable de traction (49). 6. D is positif sel on la revend ication 5, ca racterise en ce que six outils abrasifs (47) vent disposes consecutivement sur le cable de traction, un tron,con de centrage (50) etant interpose entre cheque outil (47). 7. Dispositif selon la revendication 6, caracterise en ce qu'un fourreau (52) rigide en arc de cercle recouvre le cable. 8. Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce qu'une bande de materiau abrasif est solidaire d'un gabarit, au moins un bras (9) entranant le gabarit (12) dans un mouvement alternatif contre la surface a usiner. 9. Dispositif selon la revendication 8, caracterise en ce que deux gabarits (15) supportant une bande de materieu abrasif, entranes chacun par un bras respectif (14), vent simultanement entranes contre une surface gauche respective a usiner. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 a 9, caracterise en ce qu'il comprend un plateau diviseur (5) sur loquel la piece a usiner est bridee. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 a 10, caracterise en ce qu'au moins un verin (7) hydraulique double effet dispose au centre du plateau diviseur exerce une force sur la piece a usiner dans une direction verticale. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 a 5, caracterise en ce qutau moins un verin hydraulique double effet exerce une force sur la piece a usiner dans une direction horizontale. 13. Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que des moyens de fixation maintiennent le gabarit (22, 25) dans une position fixe par rapport a la surface a usiner, une bande (16, 24) de materiau abrasif circulant entre le gabarit et la surface a usiner. 14. Dispositif selon la revendication 7, caracterise en ce que la bande de materiau abrasif (24) est deroulee depuis une bobine (26) de stockage, circule entre la surface a usiner, puis est enroulee sur une bobine de reception (27). 15. Dispositif selon la revendication 13 ou la revendication 14, caracterise en ce qutau moins un verin (19, 23) assure une poussee du gabarit contre la surface a usiner. 16. Dispositif selon la revendication 15, caracterise en ce que le gabarit est muni d'un verin (19,23) a chacune de ses extremites. 17. Dispositif selon la revendication 15 ou la revendication16, caracterise en ce que le verin (19, 23) est un verin double effet. 18. Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications 13 a 17, caracterise en ce que la surface a usiner est une surface gauche fermee. 19. Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications 13 a 17, caracterisee en ce que la surface a usiner est une surface gauche ouverte.