Brevet FR3057188A1 — publié le 20180413

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général de l'usinage de pièces de révolution en matériau élastomère. L'invention vise plus particulièrement un procédé d'usinage d'une pièce en matériau élastomère par tournage. Les pièces de révolution en matériau élastomère sont 10 généralement obtenues par moulage en raison de leur forme et de leur nature. Lorsque des opérations de finition doivent être réalisées sur ces dernières, par exemple pour supprimer les bavures résultant du moulage de la pièce, il est d'usage de procéder par meulage. Les opérations de meulage permettent d'usiner de petites épaisseurs afin de supprimer les 15 défauts précités, mais présentent l'inconvénient d'être longues et couteuses, en raison notamment de l'encrassement rapide des meules par le matériau élastomère de la pièce. Il existe donc un besoin pour un procédé d'usinage d'une pièce de révolution en matériau élastomère qui ne présente pas les 20 inconvénients précités. Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant un procédé d'usinage d'une pièce de 25 révolution en matériau élastomère par tournage, le procédé comprenant l'usinage de la pièce avec un outil coupant, l'outil présentant, durant l'usinage de la pièce, un angle de coupe compris entre 30° et 70° et un angle de dépouille compris entre 3° et 20°. En mettant en oeuvre un procédé selon l'invention, il est 30 désormais possible d'enlever rapidement une grande épaisseur de matière sur des pièces de révolution en matériau élastomère avec une grande précision. A titre d'exemple, il est possible d'usiner jusqu'à 15 mm de matière sur une pièce de révolution en matériau élastomère, avec une précision de l'ordre de 0,1 mm, tout en réduisant considérablement le 35 temps d'usinage par rapport à du meulage. En outre, le procédé selon l'invention permet d'obtenir un état de surface pour la surface usinée qui 305 7 1 8 8 2 est reproductible. Enfin, le procédé selon l'invention s'applique avantageusement à tout type de matériau élastomère, qu'il soit chargé ou non, qu'il comprenne des fibres ou non, qu'il soit vulcanisé (c'est-à-dire cuit) ou non. 5 Dans un exemple de réalisation, la pièce peut comprendre un matériau élastomère choisi parmi les matériaux éthylène-propylène-diènemonomère (EPDM). Dans un exemple de réalisation, l'outil coupant peut présenter, durant l'usinage de la pièce, un angle de coupe compris entre 50° et 70°. Dans un exemple de réalisation, l'outil coupant peut présenter, durant l'usinage de la pièce, un angle de dépouille compris entre 3° et 10°. Dans un exemple de réalisation, l'outil coupant présente un angle de taillant compris entre 15° et 40°. L'utilisation d'un outil présentant un tel angle de taillant permet avantageusement d'obtenir une meilleure coupe du matériau élastomère sans trop le fragiliser. En effet, avec un angle de taillant inférieur à 15° l'arête serait trop vive et fragiliserait l'outil, et avec un angle de taillant supérieur à 40° l'outil ne serait pas suffisamment tranchant. Dans un exemple de réalisation, l'outil coupant est en carbure 20 de tungstène. L'invention vise aussi un procédé tel que celui décrit ci-dessus, dans lequel on réalise l'usinage d'une pièce pour un moteur fusée. Par exemple, on peut réaliser l'usinage d'une protection thermique interne pour un propulseur. 25 Enfin, l'invention concerne une installation pour l'usinage d'une pièce de révolution en matériau élastomère par tournage, comprenant la pièce de révolution en matériau élastomère, et une machine de tournage sur laquelle est monté un outil coupant présentant un angle de coupe compris entre 30° et 70° et un angle de dépouille compris entre 3° et 20°. 30 Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout 35 caractère limitatif. Sur les figures : 3057188 3 - les figures 1 et 2 montrent un premier exemple d'outil pouvant être utilisé pour mettre en oeuvre un procédé d'usinage selon l'invention, et - les figures 3 à 7 montrent un deuxième exemple d'outil 5 pouvant être utilisé pour mettre en oeuvre un procédé d'usinage selon l'invention. Description détaillée de l'invention Dans un procédé d'usinage par tournage, une pièce de 10 révolution à usiner est mise en rotation, par exemple sur un mandrin, et un outil coupant est approché de la pièce progressivement pour retirer de la matière sous la forme de copeaux. Dans un procédé d'usinage par tournage selon l'invention, on cherche à usiner une pièce de révolution en matériau élastomère. Pour permettre l'usinage par tournage d'une telle 15 pièce, les inventeurs ont montré que l'outil coupant utilisé doit présenter un angle de coupe compris entre 30° et 70°, et un angle de dépouille compris entre 3° et 20°. Un premier exemple d'outil coupant 100 utilisable dans un procédé selon l'invention va maintenant être décrit en lien avec les figures 1 et 2, la figure 1 montrant une vue en perspective de l'outil 100, et la figure 2 une vue en coupe longitudinale. L'outil 100 se présente comme une pièce monobloc comprenant une queue 110 par laquelle l'outil 100 peut être fixé sur la broche ou porte-outil d'une machine de tournage (non représentée), et une tête de 25 coupe 120 s'étendant à partir de la queue 110. La queue 110 est de forme généralement parallélépipédique, dont la plupart des arêtes comprennent un chanfrein. La face supérieure 112 de la queue 110 présente une encoche 114 permettant notamment la fixation de l'outil 100 sur la machine de tournage et son centrage. 30 La tête de coupe 120 comprend, à son extrémité opposée à la queue 110, une arête de coupe 122 rectiligne qui assure l'enlèvement de matière lorsque l'outil 100 est utilisé. L'arête de coupe 122 présente ici une longueur supérieure à la largeur de la queue 110, c'est-à-dire à la plus petite dimension de la queue 110 mesurée dans un plan contenant 35 l'arrête de coupe 122. La tête de coupe 120 comprend une face de coupe 124 qui est ici courbée de façon à donner à la tête de coupe 120 de l'outil 305 7 1 8 8 4 100 une forme en cuillère. La face de coupe 124 est, de façon connue en soi, la face contre laquelle les copeaux de matière qui viennent d'être enlevés de la pièce usinée glissent pour être évacués. La tête de coupe 120 comprend enfin une face de dépouille 126, visible sur la figure 2, qui, 5 de façon connue en soi, correspond à la face de l'outil 100 qui sera située en regard de la surface de la pièce qui vient d'être usinée. La face de dépouille 126 de l'outil 100 est ici plane. L'arête de coupe 122 se situe ainsi à l'intersection entre la face de coupe 124 et la face de dépouille 126. La flèche 130 représente la direction d'avance de l'outil 100 lorsque 10 ce dernier est utilisé dans un procédé d'usinage selon l'invention. On a représenté sur la figure 2 l'outil 100 ainsi qu'une pièce 10 de révolution en matériau élastomère dans une configuration correspondant à un exemple de mise en oeuvre d'un procédé d'usinage selon l'invention. Pour plus de lisibilité, la machine de tournage n'a pas été 15 représentée sur les figures. Pour pouvoir utiliser l'outil 100 dans un procédé d'usinage selon l'invention, ce dernier doit être positionné par rapport à une pièce 10 de révolution en matériau élastomère de façon précise pendant l'usinage. On a représenté l'axe N correspondant à la normale à la pièce 10 au niveau 20 du point de contact entre la pièce 10 et l'arête de coupe 122 de l'outil 100, et l'axe T perpendiculaire à l'axe N et correspondant à la tangente à la surface de la pièce 10 au même point de contact. Dans ce référentiel, on définit, de façon connue en soi : l'angle de coupe a, correspondant à l'angle entre l'axe N et la tangente à la face de coupe 124 au niveau du point de contact ; l'angle de dépouille y, correspondant à l'angle entre l'axe T et la tangente à la face de dépouille 126 ; et l'angle de taillant f3, correspondant à l'angle entre les tangentes aux faces de coupe 124 et de dépouille 126 au niveau du point de contact. Dans l'exemple illustré, l'angle de coupe a est de 54°, l'angle de dépouille y est de 7°, et l'angle de taillant 13 est de 29°. L'outil 100 qui vient d'être présenté s'est montré performant pour usiner par tournage de nombreux types de pièces de révolution en matériau élastomère, vulcanisés ou non vulcanisés, chargés ou non chargés, comportant des fibres ou non. L'outil 100 peut en outre être utilisé à des vitesses de coupe pouvant atteindre 600 m/min avec une 3057188 5 vitesse d'avance de l'outil jusqu'à 2 mm/tour. L'outil 100 permet également une bonne évacuation des copeaux au cours de l'usinage. Un deuxième exemple d'outil 200 utilisable dans un procédé selon l'invention va maintenant être décrit en lien avec les figures 3 à 7, la 5 figure 3 montrant une vue en perspective de l'outil 200, la figure 4 en montrant une vue de dessus, la figure 5 en montrant une vue en coupe transversale, la figure 6 montrant une vue latérale de l'outil 200 en train d'usiner une pièce 10, et la figure 7 en montrant une vue en perspective de face. 10 De manière similaire à l'outil 100, l'outil coupant 200 se présente comme une pièce monobloc comprenant une queue 210 de préhension de l'outil et une tête de coupe 220 s'étendant à partir de la queue 210. La queue 210 présente deux faces latérales 212, 214 qui sont parallèles entre elles. 15 La tête de coupe 220 comprend à une extrémité une languette 222 située du côté opposé à la queue 210 et au bout de laquelle est présente une arête de coupe 224. L'arrête de coupe 224 est quant à elle située à l'intersection d'une face de coupe 226 et d'une face de dépouille 228. L'arête de coupe 224 est rectiligne, les faces de coupe 226 et de 20 dépouille 228 sont planes. Une face plane 232 est ménagée dans la tête 220 de l'outil 200 entre la face de coupe 226 et la queue 210. Comme précédemment, la flèche 230 indique, sur les figures, la direction d'avance de l'outil 200 lorsque ce dernier est utilisé dans un procédé d'usinage selon l'invention. 25 Sur la vue en coupe de la figure 5, les angles de coupe a, de taillant 13, et de dépouille y ont été représentés. Dans l'exemple illustré, l'angle de coupe a est égal à 65°, l'angle de taillant [3 est égal à 17°, et l'angle de dépouille y est égal à 8°. On peut voir sur cette figure que les faces 226 et 232 sont reliées par une surface courbée, ce qui donne à la 30 tête de coupe 220 une forme de cuillère. De manière similaire à l'outil 100, cette disposition permet une meilleure évacuation des copeaux de matériau élastomère usiné. La figure 6 montre une vue de côté de l'outil 200 lorsqu'il est monté sur une machine de tournage (non représentée) et en train d'usiner 35 une pièce 10 de révolution en matériau élastomère par un procédé selon 305 7 1 8 8 6 l'invention. La figure 7 montre enfin une vue en perspective de face de l'outil 200. L'outil 200 qui vient d'être décrit a montré de bons résultats dans l'usinage par tournage de pièces de révolution en matériau 5 élastomère vulcanisé et chargé. L'outil 200 peut en outre être utilisé à des vitesses de coupe pouvant atteindre 100 m/min avec une vitesse d'avance de l'outil jusqu'à 0,6 mm/tour. On notera que l'invention ne se limite pas aux outils qui viennent d'être décrits, et que d'autres formes d'outils sont envisageables 10 pour mettre en oeuvre un procédé d'usinage selon l'invention. Dans le présent exposé, le terme compris « entre ... et ... » doit être entendu comme incluant les bornes. REVENDICATIONS1. Procédé d'usinage d'une pièce de révolution (10) en matériau élastomère par tournage, le procédé comprenant l'usinage de la pièce avec un outil coupant (100 ; 200), l'outil présentant, durant l'usinage de la pièce, un angle de coupe (a) compris entre 30° et 70° et un angle de dépouille (y) compris entre 3° et 20°. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la pièce (10) 10 comprend un matériau élastomère choisi parmi les matériaux éthylènepropylène-diène-monomère (EPDM). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel l'outil coupant (100 ; 200) présente un angle de taillant (13) 15 compris entre 15° et 40°. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'outil coupant est en carbure de tungstène. 20 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel on réalise l'usinage d'une pièce pour un moteur fusée. 6. Installation pour l'usinage d'une pièce de révolution (10) en matériau élastomère par tournage, comprenant la pièce de révolution en 25 matériau élastomère, et une machine de tournage sur laquelle est monté un outil coupant (100 ; 200) présentant un angle de coupe (a) compris entre 30° et 70° et un angle de dépouille (y) compris entre 3° et 20°.