Brevet FR2924960A1 — publié le 20090619

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne une machine de fraisage comportant : 5 - une tête de fraisage comportant une fraise ; -une unité de commande numérique de la tête de fraisage ; et - une base de fixation amovible de la machine sur une pièce à fraiser, la base définissant un plan de fraisage. ETAT DE L'ART 10 Classiquement, les centres de production nucléaire d'électricité et les centres de production thermique à flamme d'électricité comportent des groupes turboalternateurs actionnés par de la vapeur d'eau sous haute pression. Les groupes sont de tailles variables selon la puissance du centre, et peuvent aller jusqu'à 60 mètres de long intégrant des diamètres d'environ 15 4 à 5 mètres. Chaque groupe comporte plusieurs corps de turbine formant stator et entourant les différents rotors du groupe. Les corps de turbine sont formés de deux parties principales (une partie supérieure et une partie inférieure) reliées entre elles au niveau d'un plan de joint, par des assemblages 20 mécaniques de type boulons. Pour des raisons d'étanchéité, on comprend que le plan de joint formant l'interface entre deux faces d'appui des deux parties doit être parfaitement plan. Cependant, du fait d'une part de la présence de vapeur d'eau sous haute pression dans le groupe, et d'autre part de la conception des 25 assemblages mécaniques des corps de turbine, il se produit des érosions, au niveau notamment des plans de joint, avec une perte d'étanchéité entre les deux faces d'appui. On connaît une technique de maintenance qui consiste - à démonter le corps de turbine érodé, puis 30 - à charger en métal le plan de joint, par soudage, pour combler les zones érodées, et enfin - à fraiser le chargement ainsi effectué pour obtenir de nouveau un plan de joint parfaitement plan. Le corps de turbine est ensuite remonté. Pour fraiser les chargements effectués par soudage, la technique connue consiste à utiliser des béliers de fraisage traditionnels à commandes numériques. Cette technique connue présente cependant de nombreux inconvénients. Les interventions de maintenance de la technique connue demandent une préparation longue, délicate et importante, à savoir : - un démontage du corps de turbine ; - un déplacement, voire un retournement, des parties supérieures des corps de turbine, qui représente une phase de manutention délicate et à risques pour la sécurité du personnel et pour l'intégrité des matériels, du fait de la taille et du poids des parties du corps de turbine (masse d'environ : 40 T à 70 T / dimensions : entre 4 et 6 m selon le type de corps) ; - une mise en place d'échafaudages adaptés, pour l'accès des intervenants et la mise en place du bélier de fraisage, et -une mise en oeuvre des béliers de fraisage par du personnel compétent. Les interventions sont de plus réalisées après une phase d'expertise, du corps de turbine notamment. La mise en oeuvre des béliers de fraisage demande une immobilisation du bélier par bridage et un réglage de parallélisme avant usinage, et ce à chaque déplacement du bélier. Le réglage de parallélisme du bélier et la commande numérique de ce bélier requièrent des compétences spécifiques et importantes dans le domaine de l'usinage de la part du personnel. Enfin, on comprend que les interventions précitées ont un impact important sur les délais de réalisation de la maintenance, et génèrent des dépenses de main-d'oeuvre et des dépenses hors main-d'oeuvre supplémentaires importantes. Notamment, la phase de remontage du corps de turbine ne peut démarrer sans que les interventions de fraisage soient terminées. Le temps de mise à disposition du corps de turbine est donc très important, et le centre de production d'électricité est pendant ce temps au mieux partiellement arrêté. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients. A cet effet, l'invention propose une machine de fraisage comportant : - une tête de fraisage comportant une fraise ; - une unité de commande numérique de la tête de fraisage ; - une base de fixation amovible de la machine sur une pièce à fraiser, la 10 base définissant un plan de fraisage ; ladite machine étant caractérisée en ce qu'elle comporte en outre - un arbre de déplacement de la tête de fraisage, l'arbre étant par construction de la machine parallèle au plan de fraisage défini par la base, et permettant un déplacement de la tête de fraisage parallèlement audit 15 plan de fraisage. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : -la base de fixation comporte au moins deux plots situés de part et d'autre 20 de la tête de fraisage, l'arbre de déplacement s'étendant entre lesdits deux plots ; - chaque plot comporte un axe de rotation perpendiculaire à l'arbre de déplacement ; - la base comporte au moins un aimant magnétique permanent apte à être 25 actionné par une manette pour la fixation amovible de la machine sur la pièce à fraiser ; - la base comporte trois plots disposés en triangle, un plot définissant un sommet du triangle et les deux autres plots définissant un côté principal du triangle, le sommet et le côté principal du triangle étant situés de part et 30 d'autre de la tête de fraisage, l'arbre de déplacement s'étendant entre le sommet et le côté principal, chaque plot comportant un aimant magnétique permanent apte à être actionné par une manette pour la fixation amovible de la machine sur la pièce à fraiser ; - la base comporte un capteur de décollement de la machine de la pièce lors du fraisage ; - le parallélisme par construction permet d'engendrer des défauts de parallélisme de la tête de fraisage par rapport au plan de fraisage 5 strictement inférieurs à 0,05 mm par mètre de fraisage. L'invention présente de nombreux avantages. Les interventions de maintenance sont optimisées en temps par une préparation de chantier beaucoup moins longue, qui présente moins de risque sécurité en matière de manutention. 10 La machine peut être utilisée dans n'importe quelle position, du fait des plots magnétiques : elle est conçue pour réaliser des usinages en position horizontale et verticale. La machine est plus compacte et moins lourde que les béliers de fraisage classique. Elle est donc plus facilement transportable et plus 15 facilement mise en oeuvre. Elle est notamment adaptée pour fraiser des plans de joint par le dessous en position retournée (plots magnétiques vers le haut) sans avoir à retourner les pièces à fraiser. Les phases de déplacement et de retournement des parties du corps de turbine, qui représentaient des 20 phases de manutention délicates et à risques pour le personnel et le matériel d'exploitation (retournement des corps de turbine), sont supprimées. La machine peut être utilisée sans réglage préalable. En effet, le réglage du parallélisme est intégré dans la machine. 25 De ce fait, la commande numérique de la machine ne requiert aucune compétence spécifique et importante dans le domaine de l'usinage de la part du personnel intervenant : elle peut donc être utilisée par l'ensemble du personnel mécanicien présent sur le chantier, et principalement par des jeunes agents sans expérience professionnelle dans le domaine de 30 l'usinage. La machine est simple de conception. La machine ne demande pas à être bridée pour son utilisation. L'immobilisation est en effet réalisée par des pieds magnétiques. Les pieds magnétiques sont mécaniques, pour la sécurité des personnes : la machine reste en position sur la pièce à usiner, même en cas de perte de la source d'énergie. La phase de mise en place d'échafaudages est également supprimée. On comprend que du fait que les interventions sont moins longues, ces dernières ont un impact moins important sur les délais de réalisation de la maintenance. Les délais de réalisation ont été divisés par trois par rapport aux pratiques antérieures. On comprend que pour toutes ces raisons, les interventions génèrent 10 des dépenses de main-d'oeuvre et des dépenses hors main-d'oeuvre moins importantes également. L'invention s'applique avantageusement au fraisage des plans de joints des groupes turboalternateurs des centres nucléaires de production d'électricité et des centres thermiques de production à flamme d'électricité. 15 On comprend cependant que cette machine peut également être utilisée dans d'autres secteurs industriels pour le fraisage de n'importe quelle pièce métallique (raffineries, papeteries, constructions navales, barrages hydraulique, etc.). PRESENTATION DES FIGURES 20 D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un premier côté d'une machine selon l'invention, disposée sur une pièce à fraiser ; 25 - la figure 2 représente une vue en perspective d'un deuxième côté, opposé au côté de la figure 1, d'une machine selon l'invention, disposée sur une pièce à fraiser ; - la figure 3 représente une vue en perspective plus en détail d'une partie de la base de la machine ; et 30 - la figure 4 représente la machine en position renversée, c'est-à-dire avec les plots vers le haut. Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires ont des références numériques identiques. DESCRIPTION DETAILLEE Les figures 1 à 4 représentent schématiquement un mode de réalisation possible d'une machine selon l'invention. La machine 40 de fraisage selon l'invention comporte principalement une tête de fraisage 42 comportant une fraise 41. La tête de fraisage 42 et la fraise 41 sont connues en soi, et ne sont pas décrites plus en détail dans la suite de la présente description. La machine comporte également une unité 43 de commande numérique de la tête 42 de fraisage. Une telle unité 43 de commande est également connue en soi, et permet de régler le déplacement de la tête de fraisage, ainsi que la vitesse de rotation de la fraise 41 par exemple. La machine comporte également une base de fixation amovible de la machine sur une pièce à fraiser. La base définit un plan 1 de fraisage. Selon l'invention, la machine comporte également un arbre 31 de déplacement de la tête 42, permettant un déplacement de la tête 42 et de la fraise, parallèlement au plan de fraisage défini par la base. Selon l'invention, l'arbre 31 est, par construction de la machine, parallèle au plan de fraisage défini par la base. Ainsi, il n'y a aucun réglage de parallélisme à effectuer avant l'utilisation de la machine. L'utilisation de la machine est par conséquent très simplifiée par rapport à l'art antérieur. Très préférentiellement, la base de fixation comporte au moins deux plots de fixation situés de part et d'autre de la tête 42 de fraisage. L'arbre 31 de déplacement de la tête 42 de fraisage s'étend entre les deux plots. Le plan de fraisage est ainsi mieux défini, et le déplacement de la tête 42 parallèlement au plan 1 est facilité et plus précis. Un exemple de mode de réalisation préférentiel de l'invention comporte trois plots 11, 12 et 13 disposés en triangle pour définir le plan 1 de fraisage. Le triangle comporte un plot, référencé par 11, définissant un sommet du triangle et situé d'un premier côté par rapport à la tête de fraisage 42. Il comporte également deux autres plots, référencés par 12 et 13, définissant un côté principal du triangle situé de l'autre côté du sommet 11 par rapport à la tête de fraisage 42. Le plot 11 est relié à l'arbre 31 grâce à une liaison 21, pour laquelle une rotation est possible par rapport à un axe 22 perpendiculaire à l'arbre. De façon préférentielle, les plots 12 et 13 sont reliés entre eux par un rail 123, plus précisément visible à la figure 3, et sont reliés à l'arbre 31 par une liaison 223. De même, une rotation de la liaison 223 par rapport à un axe 2232 perpendiculaire à l'arbre 31 est possible. On rappelle que par construction, les plots 11, 12 et 13 définissent un plan de fraisage et que les liaisons 21 et 223 sont, par construction, agencées de sorte que l'arbre 31 de déplacement est parallèle au plan 1 de fraisage défini par les plots. De façon très préférentielle, chaque plot 11, 12, et 13 comporte respectivement au moins un aimant magnétique permanent 111, 121, et 131, apte à être actionné respectivement par une manette 112, 122 et 132, pour la fixation amovible de la machine sur la pièce métallique à fraiser. Ainsi, comme le montre l'ensemble des figures, chaque manette 112, 122 et 132 peut être actionnée entre - d'une part une position � fixée �, dans laquelle l'aimant magnétique permanent affleure avec une surface du plot en contact avec la pièce à fraiser, et assure ainsi la fixation magnétique du plot avec la surface à fraiser, et - d'autre part une position � décollée �, dans laquelle l'aimant magnétique permanent est éloigné de la surface précitée du plot, de sorte que le plot n'est pas fixé par la force magnétique à la pièce à fraiser. De tels plots magnétiques permettent la fixation de la machine sur une surface horizontale (voir figures 1 à 4) ou verticale (non représentée). En position horizontale, la machine peut être placée en position renversée (voir figure 4), c'est-à-dire les plots vers le haut, ce qui permet d'éviter le retournement de pièces métalliques de grosse taille et de poids important pour effectuer le fraisage. Les aimants, permanents, fonctionnent sans rapport extérieur électricité, ce qui permet de maintenir la machine en position, même en cas de coupure de courant. La figure 3 montre que, de façon avantageuse, le rail 123 comporte 5 une rainure 1231 permettant la fixation et le déplacement d'un capteur 14 de décollement. Le capteur 14 permet de vérifier que la machine est bien fixée de façon correcte à la pièce à fraiser, et permet d'interrompre le fraisage, lorsqu'un décollement de la machine de la pièce à fraiser est constaté. 10 De même, une vitre de protection 44 entoure la tête de fraisage 42 pour des raisons de sécurité. La machine est cependant très légère et facile à mettre en place ainsi qu'à déplacer. Le parallélisme intégré par construction permet d'engendrer des défauts de parallélisme strictement inférieurs à 0,05 mm par mètre de 15 fraisage. REVENDICATIONS 1. Machine (40) de fraisage comportant : - une tête (42) de fraisage comportant une fraise (41) ; - une unité (43) de commande numérique de la tête (42) de fraisage ; - une base (11, 12, 13) de fixation amovible de la machine sur une pièce à fraiser, la base (11, 12, 13) définissant un plan (1) de fraisage ; ladite machine étant caractérisée en ce qu'elle comporte en outre - un arbre (31) de déplacement de la tête (42) de fraisage, l'arbre étant par construction de la machine parallèle au plan (1) de fraisage défini par la base, et permettant un déplacement de la tête de fraisage parallèlement audit plan de fraisage. 2. Machine selon la revendication 1, dans laquelle la base de fixation 15 comporte au moins deux plots (11, 12) situés de part et d'autre de la tête de fraisage, l'arbre de déplacement s'étendant entre lesdits deux plots. 3. Machine selon la revendication 2, dans laquelle chaque plot comporte un axe de rotation (22, 2232) perpendiculaire à l'arbre (31) de déplacement. 4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle la base comporte au moins un aimant (111, 121, 131) magnétique permanent apte à être actionné par une manette (112, 122, 132) pour la fixation amovible de la machine sur la pièce à fraiser. 25 5. Machine selon les revendications 3 et 4, dans laquelle la base comporte trois plots (11, 12, 13) disposés en triangle, un plot (11) définissant un sommet du triangle et les deux autres plots (12, 13) définissant un côté principal du triangle, le sommet et le côté principal du triangle étant situés 30 de part et d'autre de la tête de fraisage, l'arbre de déplacement s'étendant entre le sommet et le côté principal, chaque plot comportant un aimant magnétique permanent apte à être actionné par une manette pour la fixation amovible de la machine sur la pièce à fraiser. 20 5 6. Machine selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle la base comporte un capteur (14) de décollement de la machine de la pièce lors du fraisage. 7. Machine selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle le parallélisme par construction permet d'engendrer des défauts de parallélisme de la tête (42) de fraisage par rapport au plan (1) de fraisage strictement inférieurs à 0,05 mm par mètre de fraisage. 10