Brevet FR2867403A1 — publié le 20050916

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de réalisation d'un taraudage dans un alésage par usinage automatique commandé à distance. Dans les installations en milieu hostile, comme par exemple les réacteurs nucléaires, il est nécessaire d'effectuer des interventions notamment d'usinage qui, compte tenu du milieu, ne peuvent être commandées qu'à distance. Une des techniques couramment utilisée pour réaliser un usinage dans ce type d'environnement est l'usinage par électroérosion. C'est le cas notamment pour réaliser un taraudage dans une pièce où il est connu d'utiliser une électrode qui est vissée dans un alésage. Dans cette méthode, l'électrode qui a un profil se rapprochant de celui de la vis qui sera disposée ultérieurement dans le taraudage à réaliser, est animée d'un mouvement hélicoïdal correspondant à son pas. Ce mouvement lui est communiqué par une tête d'électroérosion spécifique comportant notamment une vis mère ayant le même pas. Même si cette méthode est relativement simple à mettre en oeuvre: elle présente des inconvénients, notamment lorsque le taraudage doit être réalisé dans un alésage borgne et peu profond. En effet, dans un tel cas, uniquement les filets d'entrée du taraudage réalisé présentent un profil proche du profil à obtenir, alors que les filets éloignés de l'entrée du taraudage présentent un profil qui s'altère progressivement si bien que le taraudage devient de plus en plus conique. Cette altération géométrique est essentiellement due à l'usure de l'électrode se produisant au fur et à mesure de sa progression dans l'alésage. Par ailleurs, pour réaliser le taraudage selon cette méthode, il est possible d'utiliser qu'un seul régime d'usinage, soit un régime d'ébauche permettant un gain de temps d'usinage mais donnant un état de surface médiocre et susceptible de présenter des microfissures en surface, soit un régime de finition donnant un bon état de surface, mais conduisant à des temps d'usinage prohibitifs et à des usures supérieures qui affectent encore plus la géométrie finale du taraudage. En plus de ces inconvénients, un autre inconvénient de cette méthode réside dans le fait qu'en cas d'avaries éventuelles du système de déplacement de l'électrode au cours de l'usinage de taraudage, il faut utiliser un autre système pour dévisser l'électrode et la désengager de l'alésage, au risque de détériorer le filet déjà taraudé dans l'alésage. Enfin, cette méthode nécessite de disposer d'un système d'entraînement de l'électrode adapté à chaque valeur de pas en fonction du filet du taraudage à réaliser. L'invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif de réalisation d'un taraudage dans un alésage par usinage automatique commandé à distance qui permettent de s'affranchir des inconvénients précédemment mentionnés. L'invention a donc pour objet un procédé de réalisation d'un taraudage dans un alésage par usinage automatique commandé à distance, caractérisé en ce que: - on introduit dans l'alésage une électrode munie de filets dont la forme et les dimensions ont été préalablement déterminées en fonction de la forme et des dimensions des filets du taraudage à obtenir, - on usine par électroérosion les filets du taraudage en déplaçant de manière orbitale l'électrode dans l'alésage selon un nombre prédéterminé de passes, et - on règle les paramètres d'usinage en fonction de chaque passe à effectuer. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - l'ensemble des passes est effectué par une seule électrode dont la forme et les dimensions des filets sont déterminées pour tenir compte de leur usure au cours de ces passes et pour obtenir les filets souhaités du taraudage, - l'ensemble des passes comprend: - une passe de préébauche, - une passe d'ébauche, et - au moins une passe de finition, 30 - le réglage des paramètres d'usinage au cours desdites passes consiste à modifier au moins l'intensité et la durée des impulsions du courant et la profondeur de la passe de l'électrode, au cours de chaque passe et simultanément au déplacement orbital de l'électrode, on imprime à cette électrode des pulsations radiales à l'alésage. L'invention a aussi pour objet un dispositif de réalisation de taraudage dans un alésage par usinage automatique commandé à distance, caractérisé en ce qu'il comprend: - une électrode munie de filets dont la forme et les dimensions ont été préalablement déterminées en fonction de la forme et les dimensions des filets du taraudage à obtenir, - des moyens de déplacement orbital de cette électrode dans l'alésage, et - des moyens d'alimentation électrique de l'électrode et de circulation d'un fluide entre l'alésage et ladite électrode. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - l'électrode présente un diamètre inférieur au diamètre de l'alésage, - l'électrode comporte un canal axial de circulation du fluide par injection ou par aspiration, - le fluide est un fluide diélectrique, comme par exemple de l'eau déminéralisée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique en élévation d'un dispositif de réalisation d'un taraudage, conforme à l'invention, la Fig. 2 est une vue en perspective d'une électrode du dispositif conforme à l'invention, - la Fig. 3 est une vue en coupe axiale de l'électrode du dispositif, conforme à l'invention, 15 20 - la Fig. 4 est une vue schématique de dessus montrant le déplacement de l'électrode dans un alésage. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une pièce 1, comme par exemple une tape d'une tubulure primaire d'un générateur de vapeur d'une centrale nucléaire qui comporte un alésage 2 dans lequel doit être restauré un taraudage au moyen d'un dispositif de réalisation de ce taraudage, désigné dans son ensemble par la référence 10. Ainsi que montré à la figure 1, le dispositif 10 comprend une électrode 11 portée par une tête d'usinage 12 par l'intermédiaire d'une porte électrode 13. Ce porte électrode 13 peut être équipé d'une bague 14 qui permet de limiter le déplacement vertical de l'électrode 11 au-delà d'une valeur à atteindre et ainsi d'éviter tout dépassement de façon à garantir la profondeur à respecter pour le taraudage à obtenir dans l'alésage 2. La tête d'usinage 12 est une tête à 2 axes X, Y de déplacement afin de transmettre à l'électrode 11 un mouvement déterminé, comme on le verra ultérieurement. La tête d'usinage 12 est reliée à une unité de commande désignée par la référence 15. Ainsi que représentée sur les figures 2 et 3, l'électrode 11 est munie de filets 20, dont la forme et les dimensions sont préalablement prédéterminées en fonction de la forme et des dimensions des filets du taraudage à obtenir dans l'alésage 2. D'une manière générale, le diamètre à sommet de filet de l'électrode 11 est égal au diamètre à fond de filet du taraudage de l'alésage 2 moins I mm. Le profil des filets 20 de l'électrode 11 est déterminé pour que cette électrode puisse former par électroérosion totalement le taraudage de l'alésage 2 selon un nombre prédéterminé de passes et ce profil intègre les différents taux d'usure lors de chaque passe d'usinage afin de parvenir au terme de la dernière passe de finition, au profil à obtenir du taraudage sans avoir à effectuer un changement d'électrode au cours de l'usinage. De préférence, l'électrode 11 est réalisée dans un alliage de Cuprotungstène . Elle peut également être réalisée en graphite, en cuivre, ou encore dans des alliages de molybdène et, d'une manière générale, dans tous matériaux conducteurs à l'électricité. Le dispositif 10 comporte également des moyens 25 d'alimentation électrique reliés à l'unité de commande 15 et l'électrode 11 est relié au pôle + tandis que la pièce 1 est reliée au pôle -, ainsi que montré à la figure 1. Le dispositif 10 comporte aussi des moyens de circulation d'un fluide entre l'alésage 2 et l'électrode 11 constitué d'un fluide diélectrique, comme par exemple de l'eau déminéralisée. A cet effet et comme représenté à la figure 3, l'électrode 11 est pourvue d'un canal axial 11a de circulation de ce fluide. La circulation de ce fluide est réalisée par injection par le canal axial 11 a de l'électrode Il ou par aspiration à l'aide de moyens classiques, non représentés. Pour favoriser le mouvement du fluide dans la zone d'usinage du taraudage au moyen de l'électrode 11 et bien évacuer les particules électroérodées de ce taraudage, l'électrode 11 peut être animée par l'intermédiaire de la tête d'usinage 12 d'un mouvement de pulsations radial à l'alésage qui permet d'alterner régulièrement les périodes d'usinage avec des périodes de retrait de ladite électrode 11. Le procédé de réalisation du taraudage dans l'alésage 2 se déroule de la manière suivante. Tout d'abord, on introduit dans l'alésage 2, l'électrode 11 dont le diamètre est inférieur au diamètre de cet alésage 2, puis on usine par électroérosion les filets du taraudage dudit alésage 2 en déplaçant par l'intermédiaire de la tête d'usinage 12 de manière orbitale l'électrode 11 dans l'alésage 2 selon un nombre prédéterminé de passes et on règle les paramètres d'usinage en fonction de chaque passe à effectuer. Ainsi que montré à la figure 4, le mouvement orbital communiqué à l'électrode 11 par la tête d'usinage 12 permet à celle-ci de parcourir toute la circonférence de l'alésage 2 sans rotation sur elle-même en imprimant par usinage sa forme dans ledit alésage 2 pour réaliser le taraudage. Ces mouvements sont programmés et gérés à partir de l'unité de commande 15 qui prend en charge les axes X, Y de la tête d'alésage 12 et qui effectue la mesure de la tension d'usinage au niveau de l'électrode 11 pour l'asservissement. L'unité de commande 15 permet également de faire une recherche de centre en mode automatique par palpages pour initialiser l'électrode 11 au centre de l'alésage 2 avant de débuter des séquences en mode opératoire d'usinage. En fonction du pas du taraudage à réaliser dans l'alésage 2 et donc de la profondeur à obtenir, la bague 14 disposée autour du porte électrode 13 permet de limiter le déplacement au- delà des valeurs à atteindre et éviter ainsi tout dépassement de cote et donc de garantir par conséquent la profondeur à respecter pour le taraudage. De préférence, les différentes passes du procédé sont réalisées avec une seule et unique électrode et ces passes sont élaborées pour permettre l'obtention du profil final du taraudage dans l'alésage 2 avec l'état de surface correspondant. Ces passes sont basées sur la réalisation sur plusieurs révolutions de l'électrode avec différentes profondeurs à chaque passe et des paramètres d'usinage différents à chaque révolution de cette électrode. A titre d'exemple, le procédé de réalisation du taraudage dans l'alésage 2 par l'électrode 11 comporte: - une passe de préébauche peu profonde à puissance électrique réduite qui permet de roder l'électrode 11 afin d'éviter toute dégradation prématurée et préparer la surface d'usinage avant de passer en passe d'ébauche, - une passe d'ébauche à pleine puissance électrique réalisée sur 20 la plus grande partie de la profondeur du filet du taraudage, - une passe de semi-finition de très faible profondeur et à puissance électrique réduite pour atténuer les effets de la passe d'ébauche à pleine puissance sur l'état de surface, et - une passe de finition finale de très faible profondeur et de très 25 faible puissance électrique pour finaliser le profil et parvenir à un bon état de surface, exempte de toute micro fissuration. Au cours de toutes ces passes, le fluide diélectrique circule entre l'alésage 2 et l'électrode 11, soit par injection, soit par aspiration. De même, l'électrode 11 est animée de pulsations radiales à l'alésage 2 pour favoriser la circulation du fluide. Lors de ces différentes passes d'usinage les paramètres mentionnés à titre d'exemple dans le tableau ci-dessous ont été utilisés pour la réalisation d'un taraudage de type M18 x 2 au profil ISO. Passes courant Durée Temps Débit Pulsations Profondeur Pulsations pause fluide de passe usinage retrait A ps ps I/h s s mm préébauche 24 25 25 20 1,6 0,1 0,6 ébauche 48 50 50 20 1,6 0,1 1,5 Semi-finition 16 25 25 20 1,6 0,1 1,7 finition 8 12,8 12,8 20 1,6 0,1 1,8 Le procédé selon l'invention est applicable à tous les types de taraudage. II permet de réaliser des taraudages de différents standards en adaptant le profil de l'électrode. Pour un même standard ou une même norme, différentes valeurs de diamètre et différentes valeurs de pas sont réalisables à partir du même profil d'électrode par simple homothétie et en conservant le même mode opératoire. Le procédé de réalisation d'un taraudage par électroérosion selon l'invention est applicable à toute installation en milieu hostile où l'usinage à distance doit être mise en oeuvre et il s'applique notamment aux réacteurs nucléaires. Revendications 1. Procédé de réalisation d'un taraudage dans un alésage (2) par usinage automatique commandé à distance, caractérisé en ce que: - on introduit dans l'alésage (2) une électrode (11) munie de filets (20) dont la forme et les dimensions ont été préalablement déterminées en fonction de la forme et les dimensions des filets du taraudage à obtenir, - on usine par électroérosion les filets du taraudage en déplaçant de manière orbitale l'électrode (11) dans l'alésage (2) selon un nombre prédéterminé de passes, et - on règle les paramètres d'usinage en fonction de chaque passe à effectuer. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble des passes est effectué par une seule électrode (11) dont la forme et les dimensions des filets sont déterminés pour tenir compte de leur usure au cours de ces passes et pour obtenir des filets souhaités du taraudage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ensemble des passes comprend: - une passe de préébauche, - une passe d'ébauche, et - au moins une passe de finition. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réglage des paramètres d'usinage au cours desdites passes consiste à modifier au moins l'intensité et la durée des impulsions du courant et la profondeur de la passe de l'électrode (11). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au cours de chaque passe et simultanément au déplacement orbital de l'électrode (11), on imprime à cette électrode (11) des pulsations radiales à l'alésage. 6. Dispositif de réalisation d'un taraudage dans un alésage (2) par usinage automatique commandé à distance, caractérisé en ce qu'il comprend: - une électrode (11) munie de filets (20) dont la forme et les dimensions ont été préalablement déterminées en fonction de la forme et des dimensions des filets du taraudage à obtenir, - des moyens (12) de déplacement orbital de cette électrode dans l'alésage (2), et - des moyens d'alimentation électrique de l'électrode (11) et de circulation d'un fluide entre l'alésage (2) et ladite électrode (11). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'électrode (11) présente un diamètre inférieur au diamètre de l'alésage (2). 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'électrode (11) comporte un canal axial (11a) de circulation du fluide par injection ou par aspiration. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le fluide est un fluide diélectrique, comme par exemple de l'eau déminéralisée.