Brevet FR2848885A1 — publié le 20040625

l " Outil à plaquettes pour usinage par enlèvement de copeaux et procédé de reconditionnement d'un tel outil " La présente invention concerne un outil à plaquettes pour usinage par enlèvement de copeaux et un procédé de reconditionnement d'un tel outil. La présente invention concerne plus particulièrement un outil d'usinage par enlèvement de copeaux du type comportant un support à la périphérie duquel est prévu au moins un logement pour le montage d'une plaquette amovible qui comporte au moins 10 une arête de coupe, le logement étant délimité par au moins une surface sur laquelle prend appui une face ou un flanc en vis-à-vis de la plaquette. Les outils d'usinage à plaquettes amovibles sont bien connus de l'état de la technique et sont par exemple utilisés pour 15 usiner des pièces mécaniques comme le vilebrequin d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Ces outils sont l'objet de contrôles fréquents et de reconditionnement, notamment dès lors qu'ils sont utilisés pour des usinages de grande précision, c'est à dire des usinages dont 20 les tolérances sur les valeurs des cotes de la pièce à usiner sont très faibles. Après ces contrôles, I'opérateur procède au changement des arêtes de coupe de la plaquette si les valeurs des cotes mesurées ne sont plus dans les plages des valeurs de tolérance. 25 Pour le changement des arêtes de coupe, I'opérateur procède le plus souvent au démontage de la plaquette, qui peut être retournée si elle comporte plusieurs arêtes de coupe, ou bien être remplacée par une autre plaquette. A ce jour, lorsque l'opérateur a changé les arêtes de coupe 30 des plaquettes, il procède au contrôle des plaquettes sur un banc. Cependant, comme aucun réglage n'est possible une fois qu'une plaquette est montée sur le support, I'opérateur doit démonter et trier les plaquettes jusqu'à obtention, à l'issue du contrôle, de i i valeurs de cotes qui soient dans les plages de tolérances définies. Ainsi, ces opérations de reconditionnement des outils sont souvent très longues car les valeurs des cotes doivent être s contrôlées une à une par l'opérateur, et elles sont par conséquent coteuses de par la main d'oeuvre requise et le temps d'immobilisation des outils. De telles opérations de reconditionnement sont d'autant plus fastidieuses pour l'opérateur que les outils sont complexes, 10 c'est à dire comportent un grand nombre de plaquettes, par exemple pour usiner des pièces dans des directions différentes, chaque groupe de plaquettes ayant alors ses propres valeurs de cotes. On constate aussi des phénomènes d'usure des surfaces 15 d'appui du logement qui peuvent être endommagées, notamment par les flancs de la plaquette. L'invention vise à remédier à ces problèmes et inconvénients en proposant une solution simple, efficace et économique. Dans ce but, I'invention propose un outil d'usinage du type de celui décrit précédemment, caractérisé en ce qu'au moins une cale est interposée entre ladite surface du logement et la plaquette. Grâce à l'invention, le temps de reconditionnement d'un 25 outil se trouve considérablement réduit et le reconditionnement peut être avantageusement réalisé par l'exploitant à l'aide de moyens simples à mettre en oeuvre. Avantageusement, les plaquettes d'un même type sont toutes interchangeables et peuvent être montées indifféremment 30 dans n'importe quel logement d'un support lorsque celui-ci en comporte une pluralité. Ainsi, la réalisation du support et des logements de plaquettes se trouve aussi simplifiée pour des exigences identiques de valeurs de cotes. j î Selon d'autres caractéristiques de l'outil d'usinage une cale verticale est interposée entre une paroi latérale du logement et un flanc de la plaquette; une cale horizontale est interposée entre un fond du s logement et une face inférieure de la plaquette; les cales verticale et horizontale sont réalisées en une seule pièce; I'outil d'usinage comporte des moyens de fixation de la plaquette sur le support; I'outil d'usinage comporte des moyens de fixation de la cale sur le support; au moins une partie des moyens de fixation de la cale sur le support sont constitués par les moyens de fixation de la plaquette; les moyens de fixation de la plaquette et/ou de la cale comporte au moins une vis. I'outil d'usinage comporte un corps dans lequel est formé le logement de plaquette; I'outil d'usinage comporte un corps et au moins un 20 segment porte-plaquette rapporté sur le corps et dans lequel est formé le logement de plaquette. De plus, lorsque le support est constitué par un segment porteplaquette(s) monté de manière solidaire avec l'outil, il est aussi possible de procéder au reconditionnement du support, par 25 exemple en réusinant le logement dont les surfaces d'appui auraient été endommagées De tels supports sont alors réparés et leur durée de vie prolongée. A cet effet, I'invention propose un procédé de reconditionnement d'un outil d'usinage par enlèvement de 30 copeaux du type comportant un support à la périphérie duquel est prévu au moins un logement pour le montage d'une plaquette amovible qui comporte au moins une arête de coupe, le logement étant délimité par au moins une surface sur laquelle prend appui une face ou un flanc en vis-à-vis de la plaquette, le procédé comportant les étapes suivantes: contrôler les valeurs des cotes de la plaquette montée sur le support par rapport à des valeurs nominales; démonter la plaquette du support pour changer d'arête de coupe ou de plaquette; remonter la plaquette solidairement dans le logement contrôler les valeurs des cotes de la plaquette; caractérisé en ce que pour obtenir à nouveau les valeurs o O nominales une cale est interposée entre le logement et la plaquette. Selon d'autres caractéristiques du procédé la cale est calibrée par usinage d'une cale d'épaisseur standard; le procédé comporte les étapes suivantes * usiner ladite au moins une surface du logement avant d'interposer la cale, et * interposer une cale calibrée entre la surface usinée et la plaquette. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un outil 25 d'usinage à plaquette selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un outil selon la figure 1; la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 qui 30 illustre une variante de réalisation; la figure 4 représente une vue en coupe d'une fraise pour l'usinage d'un maneton de vilebrequin pour illustrer une mise en oeuvre du procédé de reconditionnement; la figure 5 est une vue du détail D 5 de la figure 4. Dans la description et les revendications, pour en faciliter la compréhension, on utilisera à titre non limitatif les orientations longitudinale, verticale et transversale selon le trièdre (L, V, T) représenté à la figure 1, et les expressions telles qu'avant et 5 arrière, supérieur et inférieur, horizontal et latéral, ainsi que les directions en référence aux figures et définitions données dans la description dans laquelle les éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. La figure 1 représente schématiquement un outil d'usinage par enlèvement de copeaux 10, par exemple de tournage, comportant un support à la périphérie duquel est prévu un logement 12 pour le montage d'une plaquette amovible 14 et conformément à l'invention une cale 17 qui est interposée entre 15 ladite plaquette amovible 14 et le logement 12. Le support est ici le corps 20 de l'outil d'usinage 10 qui comporte à son extrémité longitudinale avant le logement 12 qui est ouvert et dans lequel sont montées au moins une cale 17 et une plaquette amovible 14. Le logement 12 est délimité, d'une part, verticalement vers le bas par un fond 22 s'étendant horizontalement et, d'autre part, vers l'arrière par une paroi transversale 24 s'étendant globalement verticalement. Selon l'invention, I'outil comporte une cale 17 de forme 25 complémentaire de celle du logement 12 et qui, dans cet exemple de réalisation est réalisée en une seule pièce. La cale 17 est ici une cale double de forme étagée qui comporte une partie avant s'étendant horizontalement et une partie arrière s'étendant verticalement, ces parties horizontale et 30 verticale étant respectivement globalement parallèles au fond 22 et à la paroi 24 du logement 12. La partie avant de la cale 17 constitue une cale horizontale pour la plaquette 14 et comporte une face supérieure 26 et une face inférieure 28 s'étendant globalement horizontalement. La partie arrière de la cale 17 constitue une cale verticale pour la plaquette 14 et comporte deux surfaces respectivement supérieure 30 et inférieure 32, des bords latéraux et des bords transversaux, respectivement avant 34 et arrière 36. La face supérieure 26 et le bord transversal avant 34 de la cale 17 définissent un logement pour la plaquette 14 analogue au logement 12 que comporte le corps 20 de l'outil 10. La plaquette amovible 14 comporte une face supérieure 38 et une face inférieure 40 et est délimitée par des flancs 42. Plus précisément, la plaquette 14 est ici de forme globalement triangulaire et comporte au moins à son extrémité longitudinale avant une arête de coupe 44 L'arête de coupe 44 est formée à l'intersection de l'une des faces 38, 40 avec au moins un des flancs 42. La plaquette 14 comporte un flanc 42 orienté vers l'arrière qui s'étend transversalement globalement au droit de l'arête de coupe 44. Pour le montage solidaire de l'ensemble constitué par la plaquette 14, la cale 17 et le logement 12 du support, il est prévu 20 des moyens de fixation tels que des vis. Lorsque la cale 17 est montée dans le logement 12, la face inférieure 28 est en appui sur le fond 22 et le bord transversal arrière 36 est en appui contre la paroi 24. La cale 17 est ici fixée dans le logement 12 par une vis 46. 25 A cet effet, la cale 17 comporte dans sa partie arrière, un trou 48 qui est débouchant dans la face supérieure 26 et la face inférieure 28, et le support comportant le logement 12, un trou taraudé 50 débouchant dans le fond 22. Ainsi, la cale 17 est fixée dans le logement 12 par la vis 46 30 qui traverse verticalement le trou 48 et dont l'extrémité filetée est vissée dans le trou 50 du logement 12. La cale 17 comporte, dans sa partie avant, un trou 52 qui est débouchant dans la face supérieure 26 et la face inférieure 28 Le logement 12 comporte à l'avant un trou taraudé 56 qui est débouchant dans le fond 22. De manière connue, la plaquette amovible 14 comporte un trou 54 qui est débouchant dans les faces supérieures 38 et 5 inférieure 40, de préférence au voisinage de son centre dans le cas d'une plaquette triangulaire à trois arêtes de coupe 44. La plaquette 14 est ici fixée dans le logement 12 du support par une vis 58 qui traverse successivement le trou 54 de la plaquette 14, le trou 52 de la cale horizontale 16 et dont 10 I'extrémité filetée est vissée dans le trou taraudé 56 du logement 12. La figure 2 représente l'extrémité avant du corps 20 de l'outil d'usinage 10 comportant le logement 12 dans lequel sont montées la cale 17, ainsi que la plaquette amovible 14. La cale 17 est fixée dans le logement 12 d'une part par la vis 46 et, d'autre part, par la vis 58 constituant les moyens de fixation de la plaquette 14 dans le logement 12. Le flanc arrière 42 de la plaquette 14 est en appui sur la face verticale que forme le bord transversal avant 34 de la partie 20 arrière de cale 17 qui est elle-même en appui sur la paroi 24 du logement 12 par son bord arrière 36. La cale 17 est fixée dans le logement 12 d'une part à l'arrière par la vis 46 et, d'autre part, à l'avant par les moyens de fixation de la plaquette 14, c'est à dire la vis 58. En variante, la vis 46 peut être supprimée et la cale 17 montée serrée entre la plaquette 14 et le logement 12 dans lequel la plaquette 14 est fixée par la vis 58. De plus, le bord arrière 36 de la partie arrière de la cale 17 et la paroi 24 du logement 12 sont ici inclinées de manière 30 complémentaire ce qui favorise par coincement le maintien de la cale dans le logement 12 selon les directions longitudinale et verticale. La figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 qui illustre une variante du mode de réalisation des figures 1 et 2. Selon cette variante de réalisation, la cale double 17 est réalisée en deux pièces distinctes d'une part une cale horizontale 16 correspondant à la partie avant décrite précédemment et, d'autre part, une cale verticale 18 correspondant à la partie arrière décrite précédemment. La cale horizontale 16 comporte un bord transversal arrière qui est en appui contre la face verticale que forme par le bord transversal avant 34 de la cale verticale 18. La cale horizontale 16 comporte à l'arrière un trou 62 io débouchant dans les faces supérieure 26 et inférieure 28 et à l'avant, le trou 52 pour le passage de la vis 58 de fixation de la plaquette 14. De manière complémentaire, le logement 12 comporte dans sa partie avant un trou taraudé 64 débouchant dans le fond 22, 15 longitudinalement en arrière du trou taraudé 56. La cale horizontale 16 est fixée dans le logement 12 par des moyens de fixation constitués ici par une vis 66, qui traverse la cale 16 par le trou 62 et dont l'extrémité filetée est vissée dans le trou taraudé 64 du logement 12. La cale horizontale 16 est donc fixée dans le logement 12 par la vis 66, d'une part, et par la vis 58 de fixation de la plaquette 14, d'autre part. La cale verticale 18 est fixée dans le logement 12 comme précédemment, c'est à dire par la vis 46 qui la traverse par le trou 25 48 et dont l'extrémité filetée est vissée dans le trou taraudé 50. Avantageusement lorsque la cale 17 est en deux pièces distinctes, il est possible de rectifier indépendamment les valeurs des côtes selon les directions verticale et longitudinale. A l'état neuf, I'outil d'usinage 10 peut comporter une ou 30 plusieurs cales ce qui permet avantageusement d'ajuster les valeurs des cotes pour une mise en oeuvre donnée et de s'affranchir de contraintes comme la précision de l'usinage des surfaces du logement 12 du support. v 4 En variante, I'outil d'usinage 10 comporte de telles cales après une opération de reconditionnement comme cela va être expliqué ci-après. La figure 4 est une vue en coupe transversale partielle qui s illustre un maneton 70 de vilebrequin et un outil complexe d'usinage 100 d'un tel maneton, qui ne comportait pas à neuf de cale(s)selon l'invention. Un vilebrequin de moteur à combustion interne est aujourd'hui le plus souvent réalisé par forgeage en une seule 10 pièce qui est ensuite usinée, notamment entre les manetons, pour obtenir une surface 74 de portée de bielle et de part et d'autre de cette surface, des gorges 72 de décharge des contraintes. On a représenté en trait mixte fantôme, la surface 76 du vilebrequin " brut de forgeage " telle qu'elle se présente avant 15 son usinage. L'usinage des manetons de vilebrequin nécessite un outil de forme complexe comportant un grand nombre de plaquettes 14 pour réaliser en une seule opération et avec une très grande précision les gorges 72 et la portée 74, qui est seule reprise 20 ultérieurement en rectification. Le vilebrequin est une pièce moteur qui requiert une grande précision dans son usinage, les cotes sont donc contrôlées régulièrement afin de s'assurer du respect des valeurs et notamment celles des tolérances. L'outil complexe représenté à la partie inférieure de la figure 4 est une fraise 100 pour l'usinage des surfaces complexes du maneton 70. La fraise 100 comporte un corps central 120 en forme générale de disque ou de " galette " à la périphérie duquel est 30 monté une série de segments porte-plaquettes 68 formant un support dont chacun comporte ici une pluralité de logement 12 pour le montage de plaquettes amovibles 14 a, b, c, d. En variante, les logements 12 des plaquettes amovibles 14 sont réalisées dans le corps 120 de la fraise 100 comme pour l'outil 10. Le corps 120 de la fraise 100 comporte ainsi un grand 5 nombre de segments porte-plaquettes 68 identiques et répartis angulairement de manière régulière. Comme visible sur la figure 4, la fraise 100 comporte latéralement des plaquettes 14 a et 14 d pour l'usinage des gorges 72 et centralement des plaquettes 14 b et 14 c pour l'usinage de la 10 portée 74. Pour les gorges de décharge 72, le respect des tolérances sur les valeurs des cotes, plus particulièrement des valeurs de l'angle formé par la face intérieure reliant la gorge 72 à la portée 74, est déterminant pour garantir la bonne tenue mécanique du 15 vilebrequin en fonctionnement. Ainsi, le bon positionnement des arêtes de coupe 44 des plaquettes 14 a et 14 d est essentiel Ce positionnement, c'est à dire les valeurs des cotes sont déterminées lors du montage des plaquettes 14 dans leurs logements 12 respectifs, car aucun 20 réglage ne peut ensuite être effectué par l'opérateur. Après un nombre d'opérations d'usinage déterminé, il peut s'avérer nécessaire de procéder au reconditionnement de la fraise 100, or une telle fraise 100 peut comporter de l'ordre de 20 à 48 segments dans les logements desquels sont montés jusqu'à 160 à 25 288 plaquettes. En pratique, le temps de reconditionnement total d'une telle fraise 100 est généralement de l'ordre de huit heures. Lors d'un tel reconditionnement, l'opérateur procède le cas échéant au changement des arêtes de coupe 44 soit par 30 retournement des plaquettes 14 lorsqu'elles en comportent plusieurs soit par changement des plaquettes 14 elles-mêmes. Il faut ensuite contrôler les valeurs de cote(s) afin de s'assurer que celles-ci soient conformes aux valeurs nominales requises. I 7 7 Il Le procédé de reconditionnement d'un outil d'usinage telle que la fraise 100 comporte essentiellement les étapes suivantes consistant à : contrôler les valeurs des cotes de chaque plaquette 5 montée sur le support, par rapport à des valeurs nominales; démonter la plaquette du support pour changer d'arête de coupe ou de plaquette; remonter la plaquette solidairement dans le logement 10 contrôler les valeurs des cotes de la plaquette; et, conformément à l'invention, à interposer au moins une cale entre le logement et la plaquette associée pour obtenir à nouveau des valeurs nominales. La cale peut être une cale double 17 du type de celle 15 décrite pour les figures 1 à 3 ou en variante une cale simple analogue aux cales horizontale 16 et verticale 18. La cale peut être une cale calibrée, I'opérateur ayant alors à sa disposition des jeux de cales de différents calibres. En variante, la cale est calibrée par usinage d'une cale 20 d'épaisseur standard. Grâce à l'invention, il est ainsi possible de reconditionner un outil aux valeurs nominales dans un délai de temps compatible avec les impératifs de production en grande série. Dans le cas d'une fraise 100 pour usiner un maneton de 25 vilebrequin, la ou les cales permettent aussi d'ajuster notamment en largeur les valeurs de cote afin de prendre en compte des allongements que peut subir le maneton et qui sont dus aux efforts de galetage lors de l'usinage. De plus, on a pu constater parfois des effondrements ou 30 usures des surfaces, par exemple du logement 12, sur lesquelles les parties de la plaquette 14 comme l'une des faces et/ou l'un des flancs sont en appuis. Ce phénomène est illustré par la figure 5 qui est un détail D 5 agrandi de la figure 4, sur lequel on peut voir en 78 un tel effondrement. Un tel effondrement 78 est par exemple provoqué par la 5 partie de la plaquette 14 en appui contre la surface du logement 12. Selon l'invention, il est aussi possible de procéder au reconditionnement des surfaces d'appui des logements, un tel procédé comporte notamment les étapes suivantes: usiner une surface du logement avant d'interposer la cale et; interposer une cale calibrée entre la surface usinée et la plaquette. Grâce à l'invention, on prolonge ainsi la durée de vie de 15 l I'outil d'usinage 100, notamment lorsque les logements 12 sont réalisés dans un segment porte-plaquette 68. En effet, il est possible de démonter un segment porteplaquette pour reconditionner seulement un ou plusieurs logements, par exemple lorsque seuls certains présentent des 20 effondrements sur les surfaces d'appui de la plaquette. Ainsi qu'on l'aura compris, I'outil d'usinage peut aussi être pourvu de cale(s) selon l'invention à l'état neuf et pas uniquement après reconditionnement, la réalisation des logements de plaquettes, quelque soit le support, se trouve alors simplifiée pour 25 des exigences identiques de valeurs de cotes. Les cales selon l'invention peuvent être réalisées dans des matériaux tels que carbure ou aciers traités. En effet, il n'est plus nécessaire de procéder à un usinage aussi précis des surfaces du logement puisque les cales 30 permettent d'obtenir les valeurs nominales requises. De plus, il est dès lors possible de choisir des matériaux de moindre dureté pour le support ce qui facilite d'autant l'usinage des surfaces d'appui. REVENDICATIONS 1 Outil d'usinage par enlèvement de copeaux ( 10) du type comportant un support ( 12, 30) à la périphérie duquel est prévu au moins un logement ( 12) pour le montage d'une plaquette s amovible ( 14) qui comporte au moins une arête de coupe ( 44), le logement ( 12) étant délimité par au moins une surface ( 22, 24) sur laquelle prend appui une face ( 40) ou un flanc ( 42) en vis-àvis de la plaquette ( 14), caractérisé en ce qu'au moins une cale ( 16, 18) est interposée entre ladite surface ( 22, 24) du logement 10 ( 12) et la plaquette ( 14). 2 Outil d'usinage ( 10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une cale verticale ( 16) est interposée entre une paroi latérale ( 24) du logement ( 12) et un flanc ( 42) de la plaquette ( 14). 3 Outil d'usinage ( 10) selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce qu'une cale horizontale ( 18) est interposée entre un fond ( 22) du logement ( 12) et une face inférieure ( 40) de la plaquette ( 14). 4 Outil d'usinage ( 10) selon la revendication 3, caractérisé 20 en ce que les cales verticale ( 16) et horizontale ( 18) sont réalisées en une seule pièce. Outil d'usinage ( 10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de fixation ( 181) de la plaquette ( 14) sur le support ( 12, 30). 6 Outil d'usinage ( 10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de fixation ( 46, 66) de la cale ( 16, 17, 18) sur le support ( 20, 68). 7 Outil d'usinage ( 10) selon la revendication 6 prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce qu'au 30 moins une partie des moyens de fixation ( 46, 66) de la cale ( 16) sur le support ( 20, 68) sont constitués par les moyens de fixation ( 58) de la plaquette ( 14). 8 Outil d'usinage ( 10) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les moyens de fixation ( 46, 58, 66) de la plaquette ( 14) et/ou de la cale ( 16, 18) comporte au moins une vis. 9 Outil d'usinage ( 10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un corps ( 20) dans lequel est formé le logement ( 12) de plaquette ( 14). Outil d'usinage ( 10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un corps ( 20, 120) et au moins un segment porte-plaquette ( 68) rapporté sur le corps ( 20, 120) et dans lequel est formé le logement ( 12) de plaquette 10 ( 14). 11 Procédé de reconditionnement d'un outil d'usinage par enlèvement de copeaux ( 10, 100) du type comportant un support ( 20, 68) à la périphérie duquel est prévu au moins un logement ( 12) pour le montage d'une plaquette amovible ( 14) qui comporte 15 au moins une arête de coupe ( 44), le logement ( 12) étant délimité par au moins une surface ( 22, 24) sur laquelle prend appui une face ( 40) ou un flanc ( 42) en vis-à-vis de la plaquette ( 14), le procédé comportant les étapes suivantes: contrôler les valeurs des cotes de la plaquette ( 14) 20 montée sur le support ( 20, 68) par rapport à des valeurs nominales; démonter la plaquette ( 14) du support ( 20, 68) pour changer d'arête de coupe ( 44) ou de plaquette; remonter la plaquette solidairement dans le logement ( 12); contrôler les valeurs des cotes de la plaquette ( 14) caractérisé en ce que pour obtenir à nouveau des valeurs nominales une cale ( 16, 18) est interposée entre le logement ( 12) et la plaquette ( 14). 12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la cale ( 16, 18) est calibrée par usinage d'une cale d'épaisseur standard. 13 Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: r T usiner ladite au moins une surface ( 22, 24) du logement ( 12) avant d'interposer la cale ( 16, 18), et interposer une cale calibrée entre la surface usinée et la plaquette ( 14).