Brevet FR2858258A1 — publié le 20050204

PROCÉDÉ D'USINAGE DE PIÈCES MÉTALLIQUES A HAUT DÉBIT La présente invention se rapporte à un procédé d'usinage d'une pièce de travail, à une installation d'usinage d'une pièce de travail ainsi qu'à une pièce usinée obtenue par le procédé suivant l'invention. Dans les procédés d'usinage actuels, par exemple dans le cas d'un tour, on fait passer une pièce de travail devant un outil fixe porté par un porteoutil. Par exemple dans le cas d'un tour, celui-ci donne à la pièce de travail une rotation et, en fonction de l'avance de la pièce par rapport à un couteau 10 fixe, la pièce de travail est usinée en une forme finale souhaitée, ou sous une forme intermédiaire qui nécessitera ensuite un traitement ultérieur comme, par exemple, un polissage. La présente invention vise un procédé d'usinage et une installation d'usinage d'une pièce de travail qui permet d'usiner des pièces de travail à 15 grande vitesse et notamment à des vitesses et débits de production plus grands que les dispositifs actuels. Suivant l'invention, le procédé d'usinage, comportant les étapes qui consistent à: - placer la pièce de travail sur un porte pièce, et - faire subir à la pièce de travail un mouvement suivant une trajectoire définie à l'avance par rapport à un outil porté par un porte-outil est caractérisé en ce que, outre le mouvement principal relatif du porte- pièce par rapport au porte-outil suivant la trajectoire principale donnée, on y superpose un mouvement relatif d'oscillation de petite amplitude par rapport à l'amplitude 25 du mouvement principal de l'outil par rapport au porte-pièce. En prévoyant ainsi de superposer au mouvement principal du portepièce par rapport au porte-outil un mouvement de petite amplitude d'oscillation, on obtient certes une pièce finale ou intermédiaire ayant des petites ondulations sur sa surface extérieure, mais qui peut être réalisée à des 30 débits d'usinage beaucoup plus grands que les techniques actuelles. En outre, dans le cas où l'on souhaite justement obtenir des petites ondulations de ce genre, la technique est particulièrement efficace. Dans le cas où l'on ne souhaite pas obtenir de petites ondulations de ce genre mais, par exemple, un polissage, on effectue une étape supplémentaire de polissage après coup qui 35 ne prend pas plus de temps que les techniques de polissage actuelles avec les pièces usinées obtenues actuellement en sortie d'usinage. Par conséquent, le temps total pour obtenir la pièce usinée et polie, par exemple, est bien inférieur au temps nécessaire pour obtenir une pièce identique par les procédés actuels. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le procédé d'usinage est caractérisé en ce qu'il comporte l'étape qui consiste à donner à l'outil un mouvement sinusoïdal de petite amplitude par rapport au porte-pièce. Ainsi, le mouvement relatif entre le porte-outil et le porte-pièce est ici obtenu en faisant osciller le porte-outil, ce qui est le plus simple. Suivant encore un autre mode de réalisation préféré de l'invention, les oscillations du porte-outil ont une amplitude dans la direction perpendiculaire à la direction du mouvement principal de la pièce d'usinage. On entend par petite amplitude suivant l'invention, des oscillations de la pièce ayant des amplitudes sensiblement inférieures aux dimensions 15 générales de la pièce, notamment inférieures à plus de 100 fois la dimension générale de la pièce, par exemple inférieures à plus de 10.000 fois la dimension générale de la pièce. L'invention vise également une installation pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'invention. Suivant l'invention, I'installation, comportant un porte-pièce et une porte-outil, des moyens destinés à déplacer relativement le porte-pièce par rapport au porte-outil suivant une trajectoire donnée permettant l'obtention d'une pièce usinée de forme prédéfinie, est caractérisée en ce qu'il est prévu une source d'oscillation destinée à donner à l'outils directement ou par 25 I'intermédiaire du porte-outil des oscillations de petite amplitude. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, les oscillations de petite amplitude du porte-outil se font perpendiculairement à la direction définie par la trajectoire définie à l'avance du porte-pièce par rapport au porte-outil. La présente invention vise également une pièce usinée obtenue par un procédé suivant l'invention. Suivant l'invention, la pièce usinée comporte des ondulations de surface de petite amplitude par rapport à ses dimensions principales. En particulier, la présente invention vise une pièce cylindrique ayant 35 des ondulations de forme hélicoïdale à sa surface extérieure. A titre d'exemple, on décrit maintenant un mode de réalisation préféré de l'invention en se reportant aux dessins, dans lesquels: la figure 1 représente une installation suivant l'invention; et la figure 2 représente en coupe transversale une pièce usinée obtenue de l'installation représentée à la figure 1. A la figure 1, il est décrit une installation destinée à usiner une pièce 1. Il s'agit ici d'un tour 2 qui est monté de manière à faire tourner la pièce 1 par rapport à l'axe 3 du tour. Un couteau 4 est porté par un porte-outil 5. La pièce 1 subit une rotation par rapport au couteau 4 qui attaque la pièce et l'usine. Il est également prévu une source à micro-ondes qui donne au couteau 4 des oscillations de petite amplitude, à savoir plus de dix mil fois plus petite que la dimension en diamètre de la pièce à usiner. Comme on le voit à la figure 2, la pièce usinée finale, sous la forme d'un cylindre, comporte en section transversale des creux et bosses alternés 15 en forme de sinusoïde. En outre, compte-tenu du mouvement d'amenée, les sillons formés sont de forme hélicoïdale autour du cylindre. La fréquence de la source micro onde peut être variée, pour ainsi permettre une modification de l'état de surface, en jouant sur les dimensions (et donc les formes) des creux et des bosses. On obtient ainsi différentes 20 rugosités (le caractère lisse étant d'autant meilleur que la fréquence augmente). Enfin, avec le procédé suivant l'invention, lorsque l'outil n'est pas coupant, on peut réaliser par micro-martellement simplement un écrouissage efficace de la pièce, avec une très bonne précision, aussi bien pour la 25 profondeur d'écrouissage que pour la précision des emplacements frappés, ce qui n'était pas possible dans l'art antérieur, sans nécessiter un changement de machine ou de procédé. REVENDICATIONS 1. Procédé d'usinage, comportant les étapes qui consistent à: - placer la pièce (1) de travail sur un porte pièce, et - faire subir à la pièce de travail un mouvement suivant une trajectoire définie à l'avance par rapport à un outil (4) porté par un porte-outil est caractérisé en ce que, outre le mouvement principal relatif du portepièce par rapport au porte-outil suivant la trajectoire principale donnée, on y superpose un mouvement relatif d'oscillation de petite amplitude par rapport 10 à l'amplitude du mouvement principal de l'outil (4) par rapport au portepièce. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé d'usinage est caractérisé en ce qu'il comporte l'étape qui consiste à donner à l'outil un mouvement sinusoïdal de petite amplitude par rapport au 15 porte-pièce. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les oscillations de petite amplitude du porte-outil (5) se font perpendiculairement à la direction définie par la trajectoire définie à l'avance du porte-pièce par rapport au porte-outil. 4. Installation, comportant un porte-pièce et une porte-outil, des moyens destinés à déplacer relativement le porte-pièce (2) par rapport au porteoutil (5) suivant une trajectoire donnée permettant l'obtention d'une pièce usinée de forme prédéfinie, est caractérisée en ce qu'il est prévu une source d'oscillation destinée à donner à l'outils directement ou par 25 I'intermédiaire du porte-outil des oscillations de petite amplitude. 5. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les oscillations de petite amplitude du porte-outil se font perpendiculairement à la direction définie par la trajectoire définie à l'avance du porte-pièce par rapport au porte-outil. 6. Pièce (1) usinée obtenue par le procédé suivant l'une des revendications 1 à 3. 7. Pièce usinée obtenue par le procédé suivant la revendication 6, caractérisée en ce que elle comporte des ondulations de surface de petites amplitudes par rapport à ses dimensions principales. 8. Pièce usinée suivant la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce qu'elle a la forme d'une pièce cylindrique ayant des ondulations de forme hélicoïdales sur sa surface extérieure. 9. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que l'outil n'est pas coupant, en vue de réaliser un écrouissage de la pièce. 10. Utilisation d'une installation suivant la revendication 4 ou 5 pour réaliser un écrouissage de la pièce de travail.