Brevet FR2922129A1 — publié le 20090417

Porte-plaquette instrumenté et porte-outil associé La présente invention concerne un porte-plaquette instrumenté destiné à être monté dans un porte-outil d'une machine-outil, apte à recevoir une plaquette de coupe pour l'usinage d'une pièce. L'invention a également pour objet un porte-outil associé. L'augmentation de la productivité, les contraintes de qualité de l'usinage liées par exemple, à l'état de surface des pièces usinées, ainsi que l'évolution des matériaux des pièces à usiner, nécessitent la constante évolution des procédés d'usinage. Afin d'atteindre les nouveaux critères de performances requis, des méthodologies visant à optimiser les conditions de coupe ont été développées. Ainsi, on connaît le concept industriel de couple outil -matière (COM) définit par la norme NFE 66-520 pour la sélection des paramètres d'entrée de coupe tels que l'avance, la profondeur de coupe, la largeur de passe ou la vitesse de coupe des outils dans la matière à usiner. Cette norme préconise que les conditions d'usinage sont propres à un couple outil - matière usinée, et qu'une étude de l'évolution de paramètres de sortie de coupe, tels que la forme des copeaux, les efforts de coupe ou la puissance de la broche de la machine-outil, permet la détermination d'un domaine d'emploi optimal en termes de conditions de coupe telles que les plages d'avances et de vitesses de coupe des outils dans la matière à usiner. On s'intéresse donc plus précisément à l'instrumentation les machines-outils pour la surveillance des paramètres de sorties de coupe, via la mesure de paramètres représentatifs d'une action de coupe. On connaît déjà des outils instrumentés de capteurs pour la mesure en cours d'usinage, de paramètres représentatifs d'une action de coupe. Ainsi, la demande de brevet français FR 2 616 218, décrit un procédé pour la détection de pièces d'usure dans lequel on intègre une sonde électrique dans l'outil pour détecter le contact avec la pièce en cours d'usinage lorsque l'usure atteint la sonde. Toutefois, ce procédé présente l'inconvénient de fragiliser encore l'outil de coupe déjà sensibilisé par l'usinage. BRT153FR Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif instrumenté pour la mesure de grandeurs physiques représentatives d'un paramètre de sortie de coupe en cours d'usinage, qui soit sensible et robuste. A cet effet, l'invention a pour objet un porte-plaquette destiné à être monté dans un porte-outil d'une machine-outil, et apte à recevoir une plaquette de coupe pour l'usinage d'une pièce, caractérisé en ce qu'il est réalisé en fibres de carbone ou en nanotubes de carbone et en ce qu'il comporte au moins un logement pour un capteur de mesure sensible à un paramètre représentatif d'une action de coupe entre une pièce à usiner et une plaquette montée sur le porte-plaquette. L'invention a également pour objet un porte-outil destiné à être monté sur une machine-outil, caractérisé en ce qu'il comporte un porte-plaquette selon l'invention, le porte-plaquette comportant une plaquette de coupe et un capteur de mesure sensible à un paramètre représentatif d'une action de coupe. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des figures annexées, sur lesquelles, - la figure 1 représente une vue schématique d'un porte-outil selon l'invention et, - la figure 2 représente une vue de dessous de la figure 1. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. 20 La figure 1 illustre un porte-outil 1 destiné à être monté sur une machine-outil (non représentée), telle qu'une décolleteuse. Le porte-outil 1 comporte un porte-plaquette 3 interchangeable, une plaquette de coupe 5 pour l'usinage d'une pièce à usiner et un capteur 6. 25 Le porte-plaquette 3 permet de changer aisément la plaquette 5 lorsque celle-ci est usée ou inadaptée sans avoir à changer l'ensemble porte-outil 1 au complet. La plaquette de coupe 5, présentant dans cet exemple une forme rhombique, est de préférence en matériau fritté (carbure ou céramique). La plaquette 5 est portée et maintenue fixée au porte-plaquette 3 correspondant par 30 une fixation classique. BRT153FR Selon l'invention, le porte-plaquette 3 est réalisé en fibres de carbone ou en nanotubes de carbone et comporte au moins un logement 7 (en pointillés sur les figures 1 et 2) pour un capteur de mesure 6 sensible à un paramètre représentatif d'une action de coupe entre une pièce à usiner et une plaquette 5 montée sur le porte-plaquette 3. Les fibres de carbone sont à la base de matériaux composites de faible densité et de hautes performances mécaniques. Le nanotube est une structure cristalline particulière, de forme tubulaire, creuse et close, composée d'atomes disposés régulièrement en pentagones, hexagones et/ou heptagones, obtenue à partir de certains matériaux, en particulier le carbone et le nitrure de bore et présentent une excellente rigidité. Ses propriétés mécaniques le rendent susceptible de remplacer les fibres de carbone. Ainsi, l'usinage du porte-plaquette 3 pour le logement 7 d'un capteur 6 permet d'obtenir un porte-plaquette 3 instrumenté ayant conservé un haut degré de résistance, notamment face aux efforts exercés sur lui en cours d'usinage. De préférence, le logement 7 est une cavité borgne, réalisée par perçage ou par frittage du porte-plaquette 3. On choisit de préférence, de réaliser un logement 7 au plus proche de la zone de coupe, afin d'optimiser la mesure du capteur 6, dans une partie du porte-plaquette 3 en porte-à-faux soumise à la flexion. Ainsi disposé derrière la plaquette 5, le capteur 6 est situé au plus proche de la zone de coupe. On peut également prévoir plusieurs capteurs logés dans plusieurs logements correspondants du porte-plaquette 3 et correspondants à différentes grandeurs physiques caractéristiques des paramètres de sortie de coupe de l'usinage. Avantageusement, on prévoit que le porte-plaquette 3 comporte un couvercle de protection 9 pour couvrir le logement 7 et ainsi protéger le capteur des agressions extérieures dues à l'environnement de fonctionnement de la machine-outil. Le couvercle de protection 9 peut être fixé de manière amovible ou bien sceller le capteur 6, après son assemblage dans le logement 7. On peut également prévoir que le couvercle de protection 9 comportent des canaux de passage pour le passage de câbles de liaison 10 reliées à une alimentation et une unité de BRT153FR traitement (non visible), permettant respectivement d'alimenter le capteur 6 et la transmission des mesures de paramètres de coupe. Il est également possible que le porte-plaquette 3 comporte des moyens de transmission radio des signaux de mesure du capteur 6 aptes à transmettre et à recevoir des signaux de mesure avec une station de radio (non représentés). Avantageusement, les moyens de transmission radio sont aptes à transmettre et à recevoir des signaux de mesure dans une bande passante pour laquelle les fréquences provenant de la machine-outil sont d'amplitude minimale. On évite ainsi les plages de fréquence bruitées par les parasites par exemple vibratoires ou électromagnétiques provenant de la machine-outil en fonctionnement. De préférence, les moyens de transmission sont fixés dans le logement 7. Ainsi, les moyens de transmission radio transmettent et reçoivent des signaux de mesure avec une station de radio sans liaison filaire, et en cours d'usinage, la tourelle recevant les porte- outils 1, est libre de tourner sur plus de 360°. Le capteur 6 est sensible à un paramètre représentatif d'une action de coupe entre une pièce à usiner et une plaquette 5 montée sur le porte-plaquette 3. Le paramètre représentatif est une donnée de sortie de coupe tel qu'une vibration, tel que la température des outils, un effort de coupe ou la puissance de la broche de la machine-outil. Avantageusement, le capteur 6 est sensible à un paramètre représentatif d'un effort de coupe, tel qu'un capteur mécanique de déplacement ou de vibration. Par exemple, le capteur 6 comporte au moins une jauge de contrainte. Les jauges de contraintes présentent l'avantage d'être peu chères et faciles à agencer. On peut disposer ainsi plusieurs jauges de contraintes en pont de Wheatstone. Les jauges de contraintes sont par exemple, collées avec une colle adaptée, dans le logement 7. Par ailleurs, on peut prévoir que le capteur 6 comporte un élément sensible à la température, tel qu'un thermocouple. On comprend qu'avec un porte-plaquette 3 réalisé en fibres de carbone ou en nanotubes de carbone et comportant au moins un logement 7 pour un capteur 6 de mesure sensible à un paramètre représentatif d'une action de coupe entre une pièce à usiner et une BRT153FR plaquette 5 montée sur le porte-plaquette 3, on obtient un porte-plaquette 3 instrumenté robuste pour des mesures réalisées en cours d'usinage sur machine-outil. BRT153FR REVENDICATIONS 1. Porte-plaquette destiné à être monté dans un porte-outil (1) d'une machine-outil, et apte à recevoir une plaquette de coupe (5) pour l'usinage d'une pièce, caractérisé en ce qu'il est réalisé en fibres de carbone ou en nanotubes de carbone et en ce qu'il comporte au moins un logement (7) pour un capteur de mesure (6) sensible à un paramètre représentatif d'une action de coupe entre une pièce à usiner et une plaquette (5) montée sur le porte-plaquette (3). 2. Porte-plaquette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un couvercle de protection (9) pour couvrir le logement (7). 3. Porte-plaquette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement (7) est une cavité borgne. 4. Porte-plaquette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement (7) est situé dans une zone en porte-à-faux du porte- plaquette (3). 5. Porte-plaquette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de transmission radio des signaux de mesure du capteur aptes à transmettre et à recevoir des signaux de mesure avec une station de radio. 6. Porte-plaquette selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission radio sont aptes à transmettre et à recevoir des signaux de mesure dans une bande passante pour laquelle les fréquences provenant de la machine-outil sont d'amplitude minimale. 7. Porte-plaquette selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens de transmission sont fixés dans le logement (7). 8. Porte-plaquette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur (6) comporte au moins une jauge de contrainte. 9. Porte-plaquette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (6) sensible à la température. BRT153FR 5 10. Porte-outil (1) destiné à être monté sur une machine-outil, caractérisé en ce qu'il comporte un porte-plaquette (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le porte-plaquette (3) comportant une plaquette de coupe (5) et un capteur de mesure (6) sensible à un paramètre représentatif d'une action de coupe. BRT153FR