Brevet FR2976203A1 — publié le 20121214

La présente invention concerne un procédé d'usinage d'une aube en composite comportant un pied, une tête, et une partie centrale avec une face intrados et une face extrados. Les aubes en composite sont utilisées de plus en plus couramment utilisés dans l'industrie aéronautique, en particulier les aubes en composite à matrice céramique avec des renforcements qui sont noyés dans cette matrice. En effet, de telles aubes possèdent des performances en tenue mécanique et à haute températures supérieures à des aubes réalisées avec d'autres matériaux, par exemple des alliages métalliques. De telles aubes sont fabriquées par élaboration d'un renforcement fibreux, puis par densification de ce renforcement fibreux à une température élevée. L'aube est ensuite usinée pour lui conférer une forme très précise en trois dimensions, cette forme complexe étant dictée par des considérations aérodynamiques. Cependant, à cause des gradients thermiques, il se produit une déformation de l'aube lors de l'étape de densification. Un usinage de l'aube pour lui conférer sa forme finale est donc nécessaire. Cependant, étant donné que la déformation de l'aube a lieu en trois dimensions, cet usinage est complexe. Enfin, cette déformation de l'aube varie d'une aube à l'autre. Il est donc nécessaire de mesurer très précisément le profil en trois dimensions de chacune des faces de l'aube (c'est-à-dire la forme de la surface de chacune de ces faces) afin de connaitre l'écart en chaque point d'une face entre un profil mesuré et le profil théorique à obtenir après usinage. On utilise actuellement la technique connue de photogrammétrie pour mesurer les profils de l'aube. On positionne ensuite l'aube sur le dispositif d'usinage pour usiner l'aube selon les écarts mesurés. Le traitement de l'aube par cette méthode nécessite l'utilisation, avant usinage, d'une technique (photogrammétrie) qui est appliquée à l'aube sur une machine distincte du dispositif d'usinage. Le transfert de l'aube entre la machine de photogrammétrie et le dispositif d'usinage prend du temps. De plus, le fait que la géométrie de l'aube dans l'espace (donc en trois dimensions) varie impose de multiplier le nombre de positionnements manuels successifs de l'aube sur le dispositif d'usinage afin d'usiner les différentes zones de l'aube. La méthode actuellement utilisée est donc longue et fastidieuse, et coûteuse car la photogrammétrie est une technique lente et onéreuse. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. L'invention vise à proposer un procédé d'usinage d'une aube en composite qui permette de mesurer les profils d'une aube et d'usiner cette aube avec précision plus rapidement et à moindre coût. Ce but est atteint grâce au fait que le procédé comprend les étapes suivantes : (a) On fournit un dispositif de fixation comportant un premier étau apte à fixer le pied de l'aube, un second étau apte à fixer la tête de l'aube, et un mécanisme de mesure du profil d'une des faces de l'aube, (b) On fixe le pied de l'aube à l'aide du premier étau, et la tête de l'aube à l'aide du second étau de telle sorte que l'aube est maintenue fermement en place sur le dispositif de fixation, (c) On mesure le profil de l'une des faces de la partie centrale de l'aube à l'aide du mécanisme de mesure, (d) On calcule l'écart de la face entre ce profil mesuré et un profil théorique, (e) On usine l'autre des faces en fonction de cet écart. Grâce à ces dispositions, l'aube est mise en position une seule fois, et peut être mesurée et usinée en un seul montage, d'où un gain de temps et de coût. L'invention concerne également un dispositif de fixation apte à fixer 25 une aube en composite comportant un pied, une tête, et une partie centrale avec une face intrados et une face extrados. Selon l'invention ce dispositif comporte un premier étau apte à fixer le pied de l'aube, un second étau apte à fixer la tête de l'aube, et un mécanisme de mesure apte à mesurer le profil de l'une de ces faces de 30 l'aube. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : 35 - la figure 1 est une vue en perspective d'une aube dans le dispositif de fixation selon l'invention, avec la partie centrale de l'aube libre, - la figure 2 est une vue en perspective d'une aube dans le dispositif de fixation selon l'invention, avec la tête et le pied de l'aube libres, - La figure 3 est une vue en perspective d'une aube placée sur un mode de réalisation alternatif du mécanisme de mesure 30 du dispositif de fixation selon l'invention. Le procédé d'usinage selon l'invention est destiné à l'usinage d'aubes en composite. Par composite, on entend un matériau constitué d'au moins deux phases distinctes : une matrice, et un renforcement noyé dans cette matrice. Ce renforcement est une préforme fibreuse, constituée de fibres longues tissées, tressées, ou superposées en couches. Alternativement le renforcement est constitué de fibres courtes, ou de particules. La matrice est par exemple une céramique (le composite est alors un composite à matrice céramique (CMC)), ou un polymère, et le renforcement un alliage métallique, un polymère, ou une céramique. La figure 1 montre une telle aube 90 montée sur le dispositif de fixation 1 selon l'invention. L'aube 90 est constituée d'un pied 91, d'une tête 98, et d'une partie centrale 95 s'étendant entre le pied 91 et la tête 98, c'est-à-dire le long d'un axe longitudinal A. La partie centrale 95 présente une face intrados 951 et une face extrados 952, ces deux faces se rejoignant d'un côté en un bord de fuite, et du côté opposé en un bord d'attaque, ces bords de fuite et d'attaque s'étendant du pied 91 à la tête 98. Le dispositif de fixation 1 comporte un premier étau 10 qui est apte à fixer le pied 91 de l'aube 90, et un second étau 20 qui est apte à fixer la tête 98 de l'aube 90. On fournit un tel dispositif de fixation 1 ainsi qu'un mécanisme de mesure (décrit ci-après) du profil d'une des faces de l'aube 90 (étape (a) du procédé selon l'invention). Ainsi, dans le procédé selon l'invention, on place l'aube 90 sur le dispositif de fixation 1, et on fixe le pied 91 de l'aube 90 à l'aide du premier étau 10 et la tête 98 à l'aide du second étau 20. . Le premier étau 10 bloque le pied 91 à la façon d'un encastrement, le pied 91 n'ayant ainsi aucun degré de liberté en translation ou en rotation. De même, le second étau 20 bloque la tête 98 à la façon d'un encastrement. L'aube 90 est ainsi maintenue fermement en place sur le dispositif de fixation 1 (étape (b) du procédé selon l'invention). L'aube 90 étant très rigide, elle ne se déforme pas de façon perceptible sous son propre poids, et chaque point de sa partie centrale 95 est positionné de façon précise en trois dimensions dans l'espace et est immobile par rapport au dispositif de fixation 1 (plus précisément par rapport au bâti du dispositif de fixation 1). La partie centrale de l'aube 90, une fois montée sur le dispositif de fixation 1, s'étend dans un plan sensiblement horizontal. Le dispositif de fixation 1. comporte en outre un mécanisme de mesure 30. Ce mécanisme de mesure 30 est apte à mesurer en trois dimensions le profil de l'une des faces de la partie centrale 95 de l'aube 90 (étape (c) du procédé selon l'invention). Le mécanisme de mesure 30 est constitué d'une pluralité de palpeurs 35 qui sont répartis sur la surface de l'intrados 951 de la partie centrale 95 de l'aube 90, selon les exigences fonctionnelles de la pièce ainsi que les zones de la pièce susceptibles de se déformer. Chaque palpeur 35 présente une position au repos par rapport au dispositif de fixation 1 qui est telle que le palpeur 35 est déplacé verticalement et en rotation par rapport à sa position au repos lorsque l'aube 90 est fixée sur le dispositif de fixation 1. La figure 1 illustre le cas où les palpeurs 35 sont répartis en une rangée le long de l'axe longitudinal A. Un palpeur 35 présente une tête 353 (il manque ce numéro dans le schéma) qui est en contact avec un point de l'intrados 951, et une base plus large dont chacune des extrémités latérales 351 appuie sur l'extrémité supérieure d'un ressort de compression vertical 358 dont l'extrémité inférieure est liée au dispositif de fixation 1. Ainsi, le palpeur 35 peut se déplacer verticalement en bloc, et s'incliner dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe longitudinal A et passant par les extrémités latérales 351. En effet le ressort sur lequel s'appuie l'une de ces extrémités latérales 351 peut se comprimer d'une hauteur différente de celle du ressort sur lequel s'appuie l'autre de ces extrémités latérales 351 en fonction du profil de l'intrados (plus précisément selon l'inclinaison par rapport à l'horizontale du plan tangent à l'intrados 951 au point de contact avec la tête 353 du palpeur 35). Chacun des palpeurs 35 est alors en position déplacée. Alternativement, le mécanisme de mesure 30 est constitué d'une pluralité de picots 38 situés côte à côte et couvrant toute la surface de l'intrados 951. Chaque picot 38 s'étend verticalement et est monté sur un ressort 388 de telle sorte qu'il est apte à se translater verticalement. Les extrémités inférieures des ressorts 388 sont solidaires de dispositif de fixation, par exemple sont situés dans un même plan horizontal P comme représenté sur la figure 3. Chaque picot 38 présente une position au repos par rapport au dispositif de fixation 1 qui est telle que le picot 38 est déplacé verticalement par rapport à sa position au repos lorsque l'aube 90 est fixée sur le dispositif de fixation 1. Cette situation est illustrée en figure 3. Les mesures du déplacement de chacun des picots 38 permettent de reconstituer le profil en trois dimensions de l'intrados 951. L'utilisation de picots 38 présente l'avantage d'obtenir un rendu précis de ce profil, et d'autant plus précis que la densité de picots 38 par unité de surface est élevée. Alternativement, le mécanisme de mesure 30 est constitué d'une pluralité d'émetteurs-récepteurs de rayon laser situés côte à côte dans un même plan (par exemple horizontal) et couvrant toute la surface de l'intrados 951. Lorsque l'aube 90 est fixée sur le dispositif de fixation 1, on allume les émetteurs qui envoient chacun un rayon laser sur un point de la surface de l'intrados 951. Les mesures de la distance parcourue par chacun des rayons lasers permettent de reconstituer le profil de l'intrados 951 en trois dimensions. On calcule ensuite l'écart de l'intrados 951 entre le profil mesuré par le mécanisme de mesure 30 de l'intrados 951 et un profil théorique prédéterminé de l'intrados 951 (étape (d) du procédé selon l'invention). Selon les besoins, cet écart peut être mesuré sur toute la superficie de l'intrados 951 ou sur une portion seulement de cette superficie. Ce calcul est effectué en utilisant des moyens de calcul connus, par exemple un ordinateur. On usine ensuite l'extrados 952 en fonction de ce écart, ceci afin de corriger cet écart et d'obtenir une aube 90 dont le profil est le plus proche possible de son profil théorique (étape (e) du procédé selon l'invention). Cet usinage est effectué au moyen d'un dispositif d'usinage apte à usiner une face d'une aube en fonction de données d'entrée qui sont cet écart calculé plus haut. Alternativement, on peut fixer l'aube 90 dans le dispositif de fixation 1 de telle sorte que c'est la face extrados 952 qui est mesuré par le mécanisme de mesure 30, et la face intrados 951 qui est ensuite usiné afin de corriger cet écart et d'obtenir une aube 90 dont le profil est le plus proche possible de son profil théorique. Dans certains cas, un usinage du pied 91 et/ou de la tête 98 de l'aube 90 est nécessaire pour corriger la forme du pied 91 et/ou de la tête 98. Pour cela, le dispositif de fixation comprend en outre un mécanisme de maintien 40 apte à maintenir fixe dans l'espace la partie centrale 95 de l'aube 90. Le mécanisme de maintien 40 comprend une mâchoire inférieure 41. Dans le cas où le mécanisme de mesure 30 est constitué d'une pluralité de palpeurs 35, on verrouille les palpeurs 35 en position déplacée (c'est-à-dire que les palpeurs 35 ont été déplacés de leurs positions de repos après que l'aube 20 a été fixée sur le dispositif de fixation 1 à l'aide du premier étau 10 et du second étau 20). Ainsi le mécanisme de mesure 30 est immobile, et joue le rôle de mâchoire inférieure 41 du mécanisme de maintien 40. La face intrados 951 est en appui sur cette mâchoire inférieure 41. Ce mécanisme de maintien 40 comprend en outre une mâchoire supérieure 42 qui vient se rabattre et être en appui sur la face extrados 952, comme illustré sur la figure 2. La partie centrale 95 de l'aube 90 est ainsi prise en tenaille entre la mâchoire inférieure 41 et la mâchoire supérieure 42, et est maintenue fermement en place par le mécanisme de maintien 40. On libère alors le pied 91 et/ou la tête 98 de l'aube 90 du premier étau 10 et/ou du second étau 20 respectivement, puis on usine ledit pied 91 et/ou ladite tête 98 selon les besoins. Ensuite, on fixe à nouveau le pied 91 et/ou la tête 98 à l'aide du premier étau 10 et/ou du second étau 20 respectivement, puis on libère la partie centrale 95 de l'aube 90 en relevant la mâchoire supérieure 42 et en déverrouillant les palpeurs 35. Dans le cas où le mécanisme de mesure 30 est constitué d'une pluralité de picots 38, on procède comme dans le cas des palpeurs 35 en verrouillant les picots 38 en position déplacée au contact de l'aube 90. Dans le cas où le mécanisme de mesure 30 est constitué d'une pluralité d'émetteurs-récepteurs de rayon laser, on vient placer contre la face intrados 951 une mâchoire inférieure 41 qui bloque la face intrados 951 en translation vers le bas. Puis comme décrit plus haut, on vient rabattre sur la face extrados 952 une mâchoire supérieure 42 de façon à bloquer la partie centrale 95 de l'aube 90. Ainsi, selon l'invention, on effectue les étapes suivantes : (p) On maintient la partie centrale 95 de l'aube 90 fixe à l'aide du mécanisme de maintien 40, (q) On libère le pied 91 et/ou la tête 98 du premier étau 10 et/ou du second étau 20 respectivement, puis on usine le pied 91 et/ou la tête 98, (r) On fixe à nouveau le pied 91 et/ou la tête 98 à l'aide du premier étau 10 et/ou du second étau 20 respectivement, (s) On libère la partie centrale 95 de l'aube 90. Aux étapes (q) et (r), dans le cas où on usine à la fois le pied 91 et la tête 98, on commence par libérer puis usiner le pied 91, la tête 98 étant maintenue dans le second étau 20. Ainsi on conserve une meilleure solidarisation de l'aube 90 avec le dispositif de fixation 1. Ensuite, on maintient le pied 91 dans le premier étau 10, puis on usine la tête 98. Alternativement, on peut commencer à usiner la tête 98, puis on usine le pied 91. Les étapes(p) à (s) sont par exemple effectuées après l'étape (e) du procédé selon l'invention, c'est-à-dire après l'usinage de la partie centrale 95 de l'aube. L'usinage de la totalité de l'aube 90 peut ainsi être effectué sur un ensemble comprenant un dispositif de fixation 1 unique, et un dispositif d'usinage, et en minimisant le nombre d'étapes de manipulation de l'aube et d'étapes d'usinage.35 REVENDICATIONS1. Procédé d'usinage d'une aube (90) en composite comportant un pied (91), une tête (98), et une partie centrale (95) avec une face intrados (951) et une face extrados (952), ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : (a) On fournit un dispositif de fixation (1) comportant un premier étau (10) apte à fixer ledit pied (91) de l'aube, un second étau (20) apte à fixer ladite tête (98) de l'aube, et un mécanisme de mesure du profil (30) d'une desdites faces de l'aube (90), (b) On fixe ledit pied (91) de l'aube à l'aide dudit premier étau (10), et ladite tête (98) de l'aube à l'aide dudit second étau (20) de telle sorte que ladite aube (90) est maintenue fermement en place sur ledit dispositif de fixation (1), (c) On mesure le profil de l'une desdites faces (951, 952) de ladite partie centrale (95) de l'aube (90) à l'aide dudit mécanisme de mesure (30), (d) On calcule l'écart entre ce profil mesuré de ladite face (951, 952) et un profil théorique prédéterminé, (e) On usine l'autre desdites faces (951, 952) en fonction dudit écart. 2. Procédé d'usinage d'une aube en composite selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit dispositif de fixation (1) comprend en outre un mécanisme de maintien (40) apte à maintenir fixe dans l'espace ladite partie centrale (95) de l'aube (90), et en ce qu'on effectue les étapes suivantes : (p) On maintient ladite partie centrale (95) fixe à l'aide dudit mécanisme de maintien (40), (q) On libère ledit pied (91) et/ou ladite tête (98) dudit premier étau (10) et/ou du second étau (20) respectivement, puis on usine ledit pied (91) et/ou ladite tête (98), (r) On fixe à nouveau ledit pied (91) et/ou ladite tête (98) à l'aide dudit premier étau (10) et/ou du second étau (20) respectivement, (s) On libère ladite partie centrale (95) de l'aube (90). 3. Procédé d'usinage d'une aube en composite selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'à l'étape (c), la face dont leprofil est mesuré est ladite face intrados (951), et à l'étape (e) la face dont le profil est usiné est ladite face extrados (952). 4. Procédé d'usinage d'une aube en composite selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'à l'étape (c), la face dont le profil est mesuré est ladite face extrados (952), et à l'étape (e) la face dont le profil est usiné est ladite face intrados (951). 5. Procédé d'usinage d'une aube en composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce ladite aube est en composite à matrice céramique. 6. Dispositif de fixation (1) apte à fixer une aube (90) en composite comportant un pied (91), une tête (98), et une partie centrale (95) avec une face intrados (951) et une face extrados (952), ledit dispositif (1) étant caractérisé en ce qu'il comporte un premier étau (10) apte à fixer ledit pied (91) de l'aube, un second étau (20) apte à fixer ladite tête (98) de l'aube, et un mécanisme de mesure (30) apte à mesurer le profil de l'une desdites faces (951, 952) de l'aube (90). 7. Dispositif de fixation (1) selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comprend en outre un mécanisme de maintien (40) apte à maintenir fixe en trois dimensions ladite partie centrale (95). 8. Dispositif de fixation (1) selon la revendication 7 caractérisé en ce que ledit mécanisme de maintien (40) comprend une mâchoire inférieure (41) et une mâchoire supérieure (42) qui sont aptes à prendre en tenaille ladite partie centrale (95) de l'aube (90) de telle sorte que ladite partie centrale (95) est maintenue fermement en place par le mécanisme de maintien (40). 9. Ensemble caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de fixation (1) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, et un dispositif d'usinage apte à usiner l'autre desdites faces (951, 952) de ladite aube (90) en fonction de l'écart sur toute la superficie de ladite face (951, 952) entre ledit profil mesuré de ladite face (951, 952) et un profil théorique.