Brevet FR2934801A1 — publié le 20100212

Procédé et dispositif d'accostage précis d'une pièce usinée par un outil tournant La présente invention concerne l'usinage de pièces par un outil 5 tournant, notamment une électrobroche d'usinage. Une électrobroche d'usinage est connue par exemple par les documents FR 2 500 776 ou WO 97/30820. Ces machines sont associées à des commandes de pilotage selon des axes classiques de translation en X, Y, Z et de rotation en A et B et permettent d'atteindre généralement une 10 précision de l'ordre de quelques dizaines de micromètres, par exemple 30 micromètres, pour des machines de grandes dimensions (courses supérieures à 1,5 m). Dans le cadre de la reprise d'usinage en superfinition, et notamment lors de reprise d'usinage avec outil frère impliquant un défaut de 15 repositionnement dans la broche, il est souhaitable d'améliorer encore la précision, et donc de connaître avec la plus grande précision possible l'accostage de l'outil tournant sur la pièce, et ce même quand la rotation de l'outil tournant et ses déplacements à grande vitesse peut entraîner des déplacements axiaux de broche. 20 Le document US 2003/002943 fait connaître un dispositif destiné à détecter avec précision l'accostage de l'outil fixe sur la pièce, du type selon lequel on repère la modification d'un phénomène, notamment électrique ou acoustique, intervenant lors de l'accostage de l'outil sur la pièce. Cependant ce dispositif utilise un potentiel positif présent sur toute la structure de la 25 machine. L'invention vise à trouver une solution alternative permettant un accostage précis. L'invention atteint son but grâce à dispositif d'accostage précis d'un outil tournant d'usinage d'une pièce sur un porte-pièce, du type selon lequel 30 on repère la modification d'un phénomène électrique intervenant lors de l'accostage de l'outil sur la pièce, l'outil étant monté sur l'arbre rotatif d'une électrobroche montée dans un corps d'électrobroche, caractérisé par une liaison de la pièce ou du porte-pièce et du corps à un premier potentiel électrique, une isolation électrique de l'électrobroche et du corps par des supports isolants, et un dispositif de mesure d'un phénomène lié à la conduction électrique entre l'outil et la pièce. Très avantageusement, le premier potentiel est la terre, de sorte que le corps et la pièce et son porte-pièce ne sont portés à aucun potentiel, 5 contrairement à des dispositifs de l'art antérieur. Selon un premier mode de réalisation, un collecteur électrique est prévu sur l'arbre de l'électrobroche , de préférence à l'arrière, et est relié au dispositif de mesure. Il peut notamment s'agir d'un roulement conducteur en acier. Io Selon une première variante du premier mode de réalisation, le collecteur est mis à un second potentiel électrique par l'intermédiaire d'un circuit de détection de passage de courant qui constitue le circuit de mesure, moyennant quoi l'accostage est caractérisé par la détection d'un courant passant dans ledit circuit. 15 Selon une seconde variante, le collecteur est relié à une source de tension alternative par l'intermédiaire d'un circuit de détection de résistance, moyennant quoi l'accostage est caractérisé par la détection d'une variation de tension mesurée entre deux points du circuit. En pratique, la pièce peut être mise au premier potentiel électrique (et 20 notamment à la terre) par l'intermédiaire du porte-pièce qui est électriquement conducteur et est mis à ce dit premier potentiel. Selon un second mode de réalisation, le dispositif de mesure est un circuit de mesure de tension disposé entre une source de tension alternative et la pièce, la pièce étant isolée de la terre pendant la mesure. 25 L'invention concerne également un procédé d'accostage précis d'un outil tournant d'usinage d'une pièce sur un porte-pièce, selon lequel on utilise un dispositif tel que ci-dessus. Selon une caractéristique avantageuse, dans une première étape on amène l'outil dans le voisinage immédiat de la pièce, et dans une deuxième 30 étape on avance l'outil par pas très petits en détectant avec le circuit de mesure l'accostage, en réitérant d'un pas chaque fois qu'aucun accostage n'est détecté, jusqu'à l'accostage indiqué par le circuit de mesure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de plusieurs exemples de réalisation. Il sera fait 35 référence aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une vue schématique d'une machine d'usinage de type électrobroche et de la pièce à usiner, ainsi que du circuit électrique associé au procédé et au dispositif d'accostage précis conforme à l'invention, selon une première variante d'un premier mode de réalisation. La figure 2 est une vue schématique d'une machine d'usinage de type électrobroche et de la pièce à usiner, ainsi que du circuit électrique associé au procédé et au dispositif d'accostage précis conforme à l'invention, selon une seconde variante du premier mode de réalisation, la figure 2a représentant le schéma électrique correspondant à la configuration de ces lo éléments. La figure 3 est une vue schématique d'une machine d'usinage de type électrobroche et de la pièce à usiner, ainsi que du circuit électrique associé au procédé et au dispositif d'accostage précis conforme à l'invention, selon un second mode de réalisation, les figures 3a et 3b représentant les schémas 15 électriques correspondant à la configuration de non accostage et à la configuration d'accostage. La figure 1 montre de manière très simplifiée une pièce à usiner 10 disposée sur une taque 11 massive en matériau conducteur de l'électricité, par exemple en acier ou en fonte. 20 L'outil 20, ici une électrobroche, est représenté de manière simplifiée par son corps 21 qui est supporté par une structure mobile non représentée selon plusieurs axes, en principe 5 axes, de manière classique, par l'intermédiaire de portique , de chariot et de coulant. La broche tournante 22 est montée dans un logement approprié du corps 21 grâce à une paire de 25 roulements 23 non conducteurs de l'électricité, par exemple en céramique. Dans la broche 22 tourne un arbre d'électrobroche 24 qui porte un outil tournant 25 d'enlèvement de matière destinée à venir enlever la matière de la pièce 10. Un programme de commande pilote les mouvements de 30 l'électrobroche 20 de manière à amener la pointe de l'outil 25 à suivre une trajectoire prédéterminée, d'abord hors usinage, l'outil s'approchant de la pièce, puis, une fois l'accostage de la pièce ayant été réalisé avec précision, en usinage, la point de l'outil enlevant effectivement de la matière de la pièce, enfin à nouveau hors usinage quand l'outil s'éloigne de la pièce à 35 usiner. L'invention s'intéresse tout particulièrement à la phase finale de l'approche de l'outil vers la pièce et à l'accostage. Selon l'invention, il est prévu des moyens très précis de détection de l'accostage sur la pièce fondés sur la reconnaissance d'un phénomène 5 électrique modifié quand l'outil entre en contact avec pièce. Pour ce faire, la taque 11 est mise à la terre par un fil 12, et le corps 21 de l'électrobroche est lui-même mis à la terre par un fil 26. Le potentiel existant sur la broche 22 est repris à l'arrière de l'arbre d'électrobroche 24 par un conducteur roulant 27 (un roulement collecteur en acier) relié à une 10 source de courant continu 28 au travers d'un circuit de détection 30 de courant, susceptible d'envoyer une information binaire sur le passage ou non d'un courant. Lorsqu'aucun courant n'est détecté dans le circuit 30, c'est que l'outil 25 et la broche 22 sont encore à l'état isolé et donc hors de contact 15 avec la pièce. En revanche, la détection de courant traduit la mise en continuité électrique entre l'outil 25 et la pièce 10 et donc que l'accostage a eu lieu. Selon le procédé de conduite de l'outil de l'invention, le circuit de pilotage de la broche amène l'outil au voisinage immédiat de la pièce selon 20 la trajectoire calculée. Par voisinage immédiat, on entend une distance de moins de quelques dixièmes de millimètre, et typiquement de l'ordre du dixième de millimètre, entre la position théorique d'accostage sur la pièce et la pointe de l'outil, aussi bien en Z qu'en XY. Le reste de la course se fait ensuite par pas très petits, de préférence 25 de moins de quelques micromètres, et typiquement de l'ordre du micromètre, vers la position théorique d'accostage. À chaque pas, on teste la conduction électrique détectée par le circuit 30. La durée de test est très courte et si le test marque qu'il n'y a pas conduction, on reprend la course pour le pas suivant où l'on répète ces opérations jusqu'à ce que le test 30 marque qu'il y a conduction et que l'accostage a été réalisé. La précision de l'accostage est donc celle du pas choisi pour les mesures de test, donc typiquement un micromètre. Si chaque pas exige environ 500 ms, on voit que la course finale qui comporte de l'ordre de 100 pas, prendra 50 secondes pour s'exécuter. La figure 2 représente une variante de ce premier mode de réalisation de l'invention. On y retrouve : la pièce 10 sur son porte-pièce conducteur 11 mis à la terre par un fil 12 ; et le corps 21 d'électrobroche 20 portant la broche 22 avec son arbre 24 portant l'outil 25, la broche 22 étant isolée du corps 21 par les paliers isolants 23, le corps étant mis à la terre par un fil 26, et un collecteur 27 étant placé à l'arrière de l'arbre 22. Le collecteur est relié à une source de tension alternative 28 par l'intermédiaire d'une résistance de mesure 31. La broche 22 isolée du corps 21 présente une impédance d'isolation Zceb, tandis que l'outil présente avec la pièce une Io impédance Zop qui est très grande quand l'outil ne touche pas la pièce et qui est nulle ou voisine de zéro dès que l'outil touche la pièce. De cette manière, il se forme entre ces divers éléments un circuit électrique de mesure 30 représentés sur la figure 2A où les impédances Zceb et Zop sont en parallèle. En mesurant la tension alternative sur la résistance de mesure 15 31, on détecte immédiatement une variation entre les deux états, liés à la différence d'impédance Zop. Selon le mode de réalisation de la figure 3 qui reprend les mêmes éléments 20, 21,22, 23,24, 25, 26, 28, il n'est pas prévu de collecteur à l'arrière de l'arbre 22 de l'électrobroche. La pièce 10 est portée par la taque 20 11 reliée par une fil 12' à la terre, pourvu d'un interrupteur 13. La taque 11 est par ailleurs isolée électriquement par un isolant 14 des fondations 15 elles-mêmes à la terre et présente une impédance Zpf. Une résistance de mesure 31 est prévue entre la source de tension alternative 28 et la taque 11, de sorte qu'il se forme un circuit électrique de mesure 30 qui prend l'un des 25 deux états représentés sur les figures 3A et 3B où seule l'impédance Zpf est en jeu avant l'accostage et où les impédances Zceb et Zpf sont en parallèle après l'accostage, ce qui se détecte par une mesure de tension sur la résistance de mesure 31. Dans tous les modes de réalisation, il peut être opportun de 30 soigneusement nettoyer les outils et la pièce dans la zone d'accostage afin d'éliminer les saletés qui risqueraient d'interférer avec la reconnaissance des phénomènes électriques mesurés. REVENDICATIONS1. Dispositif d'accostage précis d'un outil tournant (25) d'usinage d'une pièce (10) sur un porte-pièce (11), du type selon lequel on repère la modification d'un phénomène électrique intervenant lors de l'accostage de l'outil (25) sur la pièce (10), l'outil (25) étant monté sur l'arbre rotatif (24) d'une électrobroche montée dans un corps d'électrobroche (21), caractérisé par une liaison de la pièce (10) et du Io corps (21) à un premier potentiel électrique, une isolation électrique de l'électrobroche et du corps (21) par des supports isolants (23), et un dispositif (30) de mesure d'un phénomène lié à la conduction électrique entre l'outil (25) et la pièce (10). 15 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier potentiel est la terre. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un collecteur électrique (27) est prévu sur l'arbre 20 (24) de l'électrobroche et est relié au dispositif de mesure (30). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le collecteur (27) est prévu à l'arrière de l'arbre (24) de l'électrobroche. 25 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le collecteur (27) est un roulement conducteur en acier. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le collecteur (27) est mis à un second potentiel 30 électrique par l'intermédiaire d'un circuit (30) de détection de passage de courant, moyennant quoi l'accostage est caractérisé par la détection d'un courant passant dans ledit circuit. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, 35 caractérisé en ce que le collecteur (27) est relié à une source de 15tension alternative par l'intermédiaire d'un circuit (30) de détection de résistance, moyennant quoi l'accostage est caractérisé par la détection d'une variation de tension mesurée entre deux points du circuit. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pièce (10) est mise au premier potentiel électrique par l'intermédiaire du porte-pièce (11) qui est électriquement conducteur. 10 9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (30) est un circuit de mesure de tension disposé entre une source de tension alternative (28) et la pièce (10), la pièce étant isolée de la terre pendant la mesure. 10. Procédé d'accostage précis d'un outil tournant d'usinage d'une pièce sur un porte-pièce, caractérisé en ce qu'on utilise un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 20 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que dans une première étape on amène l'outil (25) dans le voisinage immédiat de la pièce (10), et dans une deuxième étape on avance l'outil (25) par pas très petits en détectant avec le circuit de mesure (30) l'accostage, en réitérant d'un pas chaque fois qu'aucun accostage n'est détecté, 25 jusqu'à l'accostage indiqué par le circuit de mesure.5