Brevet FR3017554A1 — publié le 20150821

- 1 - OUTIL TOURNANT D'ALESAGE A PLAQUETTES AMOVIBLES DE COUPE ET PROCEDE D'USINAGE D'UN ALESAGE DE MOTEUR A COMBUSTION La présente invention concerne le domaine de 5 l'alésage de pièces métalliques, et plus particulièrement les opérations de finition d'alésage de cylindre sur les moteurs à combustion. L'invention a pour objet un outil tournant d'alésage à plaquettes amovibles, comportant un corps porte-plaquettes 10 rotatif muni de cartouches retenant des plaquettes de coupe amovibles destinées à usiner un fût cylindrique par déplacement axial de l'outil dans le fût, et un nouveau procédé d'usinage de finition d'un alésage dans un carter de moteur à combustion avec cet outil d'usinage tournant. 15 Cette invention trouve une application privilégiée, mais non exclusive, dans l'usinage et la finition d'alésages cylindriques sur des pièces mécaniques, telles que des carter-cylindres métalliques de moteurs à combustion interne. 20 Ces opérations sont généralement réalisées à l'aide d'outils à plaquettes amovibles, mono- ou multi-dents, conçus pour usiner et finir des opérations d'alésage dans la fonte ou l'aluminium. Des opérations d'ébauche, puis de finition, sont alors réalisées sur la chemise en fonte en 25 plusieurs passages d'outil, avec des plaquettes dédiées au dégrossissage, et d'autres dédiées aux passages de finition. Par la publication DE 1 281 803, on connaît un outil de taraudage muni d'une seule plaquette amovible de coupe, qui présente une première arête de piquage en forme de dent 30 triangulaire, apte à creuser un filet dans une matière à tarauder, suivie d'une deuxième arête de planage en forme de dent allongée. Une telle plaquette permet de tarauder un filetage femelle en un seul passage d'outil, en arasant les pics de matière soulevés par l'arête de piquage, à l'aide de 35 l'arête de planage. Cependant, l'outil, conçu pour réaliser des taraudages femelles pour vis filetées, n'est pas assez - 2 - précis pour l'usinage des fûts de cylindre de moteur, qui implique le respect de côtes très précises sur les sillons creusés dans le métal, pour la bonne lubrification des cylindres. Un état de surface suffisamment aplani pour limiter les frottements, tout en permettant d'accrocher un revêtement pour régulariser la profondeur des sillons creux est en effet exigé. Cet état de surface ne peut être obtenu avec l'outil décrit dans cette publication, dont la plaquette unique n'assure pas le niveau de précision requis. La présente invention vise à réaliser des sillons avec un outil équipé de plaquettes amovibles disposées spécialement pour obtenir le niveau de qualité d'état de surface, et respecter exactement les côtes qui sont imposées par les bureaux d'étude, pour les fûts de cylindre. Dans ce but, elle propose que l'outil comporte une première plaquette de coupe apte à ébaucher des sillons dans la matière à usiner, une deuxième plaquette de finition des sillons ébauchés par la première, et une troisième plaquette de planage, apte à aplanir les pics de matière soulevés par les deux premières. De préférence, les trois plaquettes sont disposées en escalier autour du corps porte-outil, de manière à pénétrer successivement dans la matière. Le nouveau procédé d'usinage réalise, lors d'un même 25 passage de l'outil, des opérations simultanées d'ébauche de sillons, de piquage de sillons, et d'aplanissement de surface, qui sont réalisées par des plaquettes dédiées respectivement à chacune de ces opérations. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la 30 description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble d'un outil tournant conforme à l'invention, 35 - la figure 2 est une vue de dessous de la figure 1, et - 3 - - la figure 3 met en évidence l'étagement radial des plaquettes sur l'outil. L'outil tournant de la figure 1 se présente sous la forme d'un porte-plaquette 1 standard avec un épaulement d'accrochage 2 sur la machine d'entraînement (non représentée), et un corps de porte-plaquettes 3. L'outil présente des trous d'arrosage internes 10 des plaquettes de coupe 7, 8, 9 pour leur refroidissement. Le porte-outil 3 porte plusieurs cartouches 4, ou barres porte-plaquettes (trois dans l'exemple décrit). Les cartouches, ou barres 4, portent trois plaquettes de coupe différentes, dites d'ébauche 7, de finition 8, et de planage 9, qui sont visibles sur les figures 2 et 3. Les cartouches 4 sont ajustables en position par des vis de réglage 6, qui apparaissent sur la figure 2, permettant de régler l'angle de coupe des arêtes d'attaque de chaque plaquette. Elles sont serrées en position sur le corps 3 par des vis de serrage 11. La figure 3 met en évidence le léger retrait de la plaquette d'ébauche 7 en direction radiale, vis-à-vis des deux autres. Les trois plaquettes 7, 8, 9 sont de préférence montées en escalier autour du porte-outil 3, de sorte qu'elles pénètrent successivement dans l'ordre ébauche, piquage et finition, lors de la pénétration de l'outil dans la matière à usiner. Les plaquettes 7, 8, 9 présentent un trou de passage central 12 pour leur vis de serrage 11 sur la cartouche 4. La première plaquette 7 est une plaquette d'ébauche « dite à sillonner » de forme triangulaire, apte à creuser une ébauche de sillon dans la matière usinée. La deuxième plaquette 8 est également une plaquette dite « à sillonner ». Elle présente une dent de piquage 8a de forme triangulaire, dont l'angle de pointe p est plus étroit que l'angle de coupe a de la première, de manière à pénétrer 35 dans le sillon ouvert par celle-ci, pour assurer sa finition. Enfin, la troisième plaquette 9 présente un plat - 4 - de planage 9a, en forme de lame allongée, destiné à aplanir, lors de son passage, les pics de matière soulevés par les plaquettes précédentes, dans la masse métallique usinée. Pour les applications de l'invention mentionnées plus haut, la plaquette de piquage 8 présente une arête de piquage triangulaire, dont l'angle de pointe est compris entre 35° et 40°, alors que la plaquette de planage 9, présente de préférence une forme rhombique. Les arêtes 7a, 8a, 9a, des plaquettes 7, 8 9, peuvent être en différents matériaux, selon les matières à usiner. Elles peuvent être entièrement en carbure métallique (y compris les arêtes de piquage et de planage), de préférence en carbure de tungstène, pour usiner l'acier. Pour usiner la fonte, par exemple dans les chemises de fût de cylindre, elles sont de préférence en Nitrure de Bore Cubique (CBN). L'usinage de l'aluminium nécessite des diamants polycristallins (PCD). La plaquette d'ébauche 7 présente trois faces de coupe pouvant être utilisées successivement par retournement sur le corps 3. La plaquette de piquage 8 en présente deux : ces plaquettes peuvent être retournées sur leur cartouche 4 pour utiliser successivement toutes leurs arêtes de coupe. La disposition des plaquettes en escalier permet une attaque progressive de la matière usinée, réduisant l'effort de coupe de chaque plaquette, donc l'usure de celles-ci. Comme indiqué plus haut, l'usinage des alésages de moteurs nécessite plusieurs opérations, notamment lorsqu'ils sont composés de différentes matières : au moins une opération d'ébauche et une étape de finition, suivie d'une étape de planage. Ainsi, lorsque l'outil porte un seul type de plaquette, plusieurs passages de cet outil sont nécessaires. En revanche, conformément à l'invention, avec des plaquettes dédiées respectivement à chaque passage, au dégrossissage (ébauche), à la finition et au planage, un seul passage d'outil suffit. - 5 - L'invention permet ainsi d'obtenir un « sillonnage » satisfaisant avec un état de surface prononcé en piquage, et aplani, dans des alésages de cylindre, notamment en fonte ou en aluminium, en un seul passage de l'outil, assurant le travail d'ébauche, le piquage des sillons et leur aplanissement, ou « planage ». Le nouveau procédé d'usinage de finition d'un alésage de cylindre dans un carter de moteur à combustion avec l'outil d'usinage tournant proposé, réalise ainsi simultanément, lors du même passage de l'outil, des opérations d'ébauche de sillons, de piquage de sillons, et d'aplanissement de surface, grâce aux différentes plaquettes 7, 8, 9, dédiées à chacune de ces opérations. La surface usinée permet ensuite d'accrocher un revêtement pour régulariser la profondeur des sillons creux. L'application du « process » sur la surface usinée, avec l'outil proposé, est un moyen efficace d'obtenir au final la régularité souhaitée. REVENDICATIONS1. Outil tournant d'alésage (1) à plaquettes amovibles (7), comportant un corps porte-plaquettes rotatif (3) muni de cartouches (4) retenant des plaquettes de coupe amovibles (7, 8, 9) destinées à usiner un fût cylindrique par déplacement axial de l'outil dans le fût, caractérisé en ce qu'il comporte une première plaquette (7) apte à ébaucher des sillons dans la matière à usiner, une deuxième plaquette (8) de finition des sillons ébauchés par la première, et une troisième plaquette (9) de planage, apte à aplanir les pics de matière soulevés par les deux premières. 2. Outil tournant d'alésage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trois plaquettes (7, 8, 9) sont 15 disposées en escalier autour du corps porte-outil (3), de manière à pénétrer successivement dans la matière. 3. Outil tournant d'alésage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaquette d'ébauche (7) est de forme générale triangulaire. 20 4. Outil tournant d'alésage selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la deuxième plaquette (8) présente une arête de piquage triangulaire, dont l'angle de pointe est compris entre 35° et 40°. 5. Outil tournant d'alésage selon l'une des 25 revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaquette de planage (9) est de forme rhomboïdale avec une arête de coupe (9a) plane. 6. Outil tournant d'alésage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les 30 arêtes de coupe (7a, 8a, 9a) des plaquettes (7, 8, 9) sont en carbure métallique. 7. Plaquette de coupe amovible selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les arêtes de piquage (8a) sont en en Nitrure de Bore Cubique (CBN).- 7 - 8. Plaquette de coupe amovible selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les arêtes de piquage (8a) sont en diamants poly-cristallins. 9. Procédé d'usinage de finition d'un alésage de 5 cylindre dans un carter de moteur à combustion avec un outil d'usinage tournant (1) conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il combine lors du même passage de l'outil des opérations simultanées d'ébauche de sillons, de piquage de sillons, et d'aplanissement de surface réalisées 10 respectivement par des plaquettes (7, 8, 9), dédiées respectivement à chacune de ces opérations. 10. Procédé d'usinage de finition selon la revendication 9, caractérisé en ce que la surface usinée permet d'accrocher un revêtement pour régulariser la 15 profondeur des sillons creux.