Brevet FR2868002A1 — publié le 20050930

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DECOUPE D'UN TUBE, ET APPLICATION. L'invention concerne, de façon générale, les techniques d'usinage. Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier de ses aspects, un procédé pour découper un tube s'étendant suivant un axe longitudinal médian, au moyen d'un outil de découpe et suivant une ligne de découpe située à une intersection entre le tube et un plan formant un angle d'inclinaison non nul avec l'axe du tube. Le découpage mécanique de tubes pose des problèmes qui ne se rencontrent pas avec la plupart des autres formes de pièces, et qui tiennent à l'impossibilité de disposer d'un appui du tube sur sa ligne de découpe. Ainsi, dès qu'un tube présente une épaisseur relativement faible, son découpage mécanique entraîne de façon pratiquement systématique une ovalisation de ce tube et / ou l'apparition de bavures sur sa ligne de découpe. Bien que l'homme du métier connaisse également la possibilité de découper des pièces métalliques au moyen d'une torche au plasma, comme l'enseignent notamment les documents de brevets EP1097775, JP 11226743 et SU1546224, cette technique requiert des vitesses de découpage élevées et s'avère ainsi difficile à mettre en oeuvre. La présente invention, qui se situe dans ce contexte, a pour but de proposer des moyens permettant de surmonter ces 30 difficultés. A cette fin, le procédé de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend une première opération consistant à disposer l'axe du tube parallèlement à un axe de guidage rectiligne de l'outil de découpe, une deuxième opération consistant à entraîner le tube en rotation autour de son axe, et une troisième opération consistant à découper le tube, pendant sa rotation, au moyen de l'outil de découpe placé à chaque instant, le long de son axe de guidage, dans une position faisant face à la ligne de découpe. Dans le cas où le tube a une section circulaire de rayon déterminé, la deuxième opération consiste par exemple à entraîner le tube en rotation avec une fréquence instantanée de rotation déterminée, éventuellement constante, et la troisième opération est réalisée en entraînant l'outil de découpe suivant un mouvement rectiligne sinusoïdal de fréquence instantanée égale à la fréquence instantanée de rotation du tube et d'amplitude égale au produit du rayon du tube par la cotangente de l'angle d'inclinaison. L'outil de découpe peut ainsi être constitué par une torche au plasma devant laquelle le tube entraîné en rotation défile de préférence à une vitesse relative d'au moins 3 mètres par minute. Le procédé de l'invention est applicable de façon 30 particulièrement avantageuse à la découpe de tuyaux d'échappement pour véhicules terrestres. L'invention concerne également un dispositif, comprenant un outil de découpe, pour découper un tube s'étendant suivant un axe longitudinal médian, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens d'entraînement pour entraîner le tube en rotation autour de son axe, des moyens de guidage pour guider l'outil de découpe en translation suivant un axe de guidage parallèle à l'axe du tube, des seconds moyens d'entraînement pour entraîner l'outil de découpe le long de son axe de guidage suivant un mouvement de translation synchronisé avec le mouvement de rotation du tube, ainsi, éventuellement, que des moyens de synchronisation pour asservir l'un par rapport à l'autre les premiers et seconds moyens d'entraînement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé dont l'unique figure est un schéma d'un dispositif conforme à l'invention. Le dispositif illustré, qui est conçu pour découper un tube T, comprend un outil de découpe 0 de préférence constitué par une torche au plasma. Ce tube T est monté tourillonnant autour de son axe longitudinal médian X et entraîné en rotation autour de cet axe X au moyen par exemple d'un premier moteur électrique 1. L'outil de découpe 0 est guidé en translation par un axe de guidage G rectiligne et parallèle à l'axe X du tube T, et entraîné sur commande en translation le long de cet axe de guidage G par des moyens d'entraînement 2 par exemple constitués d'un second moteur électrique 20 et d'une vis 21. Le dispositif de l'invention comprend par ailleurs un organe de synchronisation 3, de nature électronique et / ou mécanique, pour synchroniser le mouvement de translation de l'outil de découpe 0 le long de son axe de guidage G avec le mouvement de rotation du tube T autour de son axe X. Dans le cas où les moyens d'entraînement 1 et 20 sont des moteurs électriques, l'organe de synchronisation 3 est par exemple constitué par un circuit de commande électronique assurant un asservissement des moteurs 1 et 20 l'un par rapport à l'autre. Néanmoins, il est également possible de ne prévoir qu'un seul des deux moteurs 1 et 20, dont la force motrice est utilisée à la fois pour entraîner le tube T en rotation et l'outil 0 en translation, l'organe de synchronisation 3 étant alors par exemple constitué par un système mécanique de transmission conçu pour transformer un mouvement de rotation en un mouvement alternatif de translation, et notamment un mouvement de rotation uniforme en un mouvement sinusoïdal de fréquence constante, ou l'inverse. Le dispositif ainsi conçu permet à l'outil de découpe 0 de découper le tube T suivant une ligne de découpe L située à l'intersection entre le tube T et un plan formant un angle d'inclinaison non nul A avec l'axe X du tube. Plus précisément, pendant que le tube T est entraîné en rotation autour de son axe X par le moteur 1, l'outil de découpe 0 est à chaque instant positionné par le moteur 20 et la vis 21, le long de son axe de guidage G, pour se trouver en face de la ligne de découpe L, et donc pour découper le tube T suivant cette ligne L. Si F désigne la fréquence instantanée de rotation du tube T autour de son axe X et R le rayon de la section droite du tube T, supposée circulaire, alors l'outil de découpe 0 doit être entraîné le long de son axe de guidage G suivant un mouvement rectiligne sinusoïdal de fréquence instantanée égale à F et d'amplitude égale à R*cotg(A), c'est-à-dire d'amplitude égale au produit du rayon R du tube par la cotangente de l'angle d'inclinaison A. De préférence, la fréquence instantanée F est une 15 constante, auquel cas le mouvement de rotation du tube T est uniforme. Néanmoins, si le mouvement de rotation du tube T n'est pas uniforme, autrement dit si la vitesse angulaire de rotation du tube T varie au cours du temps pendant la découpe, le mouvement sinusoïdal de l'outil devra lui-même présenter une fréquence instantanée variable, choisie de sorte que la phase relative entre le mouvement de rotation du tube et le mouvement alternatif de l'outil reste constante. Dans le cas où l'organe de synchronisation 3 est constitué par un système mécanique de transmission conçu pour transformer un mouvement de rotation uniforme en un mouvement sinusoïdal de fréquence constante, toute éventuelle variation de la vitesse de rotation du tube se traduit mécaniquement par une variation équivalente de la fréquence du mouvement sinusoïdal de l'outil 0, de sorte que la relation de phase entre ces deux mouvements reste par construction respectée en dépit de l'apparition éventuelle d'une telle variation. Enfin, pour assurer un fonctionnement optimal de la torche au plasma qui constitue l'outil de découpe 0, le tube T est de préférence entraîné en rotation à une fréquence F choisie en fonction du rayon R du tube de manière que la périphérie du tube T défile devant la torche au plasma 0 à une vitesse relative d'au moins 3 mètres par minute. L'invention est particulièrement bien adaptée à la découpe de tuyaux d'échappement pour véhicules terrestres, et permet notamment la découpe de tuyaux d'échappement de faible épaisseur. REVENDICATIONS 1. Procédé pour découper un tube (T) s'étendant suivant un axe longitudinal médian (X), au moyen d'un outil de découpe (0) et suivant une ligne de découpe (L) située à une intersection entre le tube (T) et un plan formant un angle d'inclinaison non nul (A) avec l'axe (X) du tube, caractérisé en ce qu'il comprend une première opération consistant à disposer l'axe (X) du tube (T) parallèlement à un axe de guidage (G) rectiligne de l'outil de découpe (0), une deuxième opération consistant à entraîner le tube (T) en rotation autour de son axe (X), et une troisième opération consistant à découper le tube (T), pendant sa rotation, au moyen de l'outil de découpe (0) placé à chaque instant, le long de son axe de guidage (G), dans une position faisant face à la ligne de découpe (L). 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (T) a une section circulaire de rayon (R) déterminé, en ce que la deuxième opération consiste à entraîner le tube (T) en rotation avec une fréquence instantanée (F) de rotation déterminée, et en ce que la troisième opération est réalisée en entraînant l'outil de découpe (0) suivant un mouvement rectiligne sinusoïdal de fréquence instantanée égale à la fréquence instantanée de rotation (F) du tube (T) et d'amplitude (R*cotg(A)) égale au produit du rayon du tube (R) par la cotangente de l'angle d'inclinaison (A). 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence instantanée (F) de rotation du tube est constante. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'outil de découpe (0) est une torche au plasma. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le tube (T) entraîné en rotation défile devant la torche au plasma (0) à une vitesse relative d'au moins 3 mètres par minute. W 6. Application du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 à la découpe de tuyaux d'échappement pour véhicules terrestres. 7. Dispositif, comprenant un outil de découpe (0), pour découper un tube (T) s'étendant suivant un axe longitudinal médian (X), caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens d'entraînement (1) pour entraîner le tube (T) en rotation autour de son axe (X), des moyens de guidage (G) pour guider l'outil de découpe (0) en translation suivant un axe de guidage (G) parallèle à l'axe (X) du tube (T), et des seconds moyens d'entraînement (2, 20, 21) pour entraîner l'outil de découpe (0) le long de son axe de guidage (G) suivant un mouvement de translation synchronisé avec le mouvement de rotation du tube (T). 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de synchronisation (3) pour asservir l'un par rapport à l'autre les premiers et seconds moyens d'entraînement (1, 2, 20, 21). 9. Dispositif suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'outil de découpe (0) est constitué par une torche au plasma.