Brevet FR3124410A1 — publié le 20221230

L’invention se rapporte à un outil de perçage (100) comportant une pince (2) à deux branches amont (2a) et aval (2b) enserrant une ou des pièces (1a, 1b) à percer, un moyen de soufflage d’air sous pression étant installé de manière étanche sur la branche aval (2b) et une perceuse (3), équipée d’un foret (3a) muni de goujures latérales (3b) coopérant avec un nez-machine (2k) étanche de la branche amont (2a) en contact avec la pièce à percer pour évacuer et récupérer des copeaux de perçage. Figure de l’abrégé : [Fig. 2] Procédé de perçage de pièces de structure à assembler et outil de perçage étanche. L’invention se rapporte à un procédé de perçage de pièces de structure (panneaux, cloisons, tronçons, etc.) agencées en position d’assemblage, et à un outil de perçage étanche permettant d’évacuer l’intégralité des copeaux produits lors du perçage sans polluer l’environnement de travail. Tout type d’installation comportant des structures assemblées sont destinées à pouvoir suivre ce procédé et à utiliser cet outil de perçage étanche, notamment les véhicules tels que les aéronefs, les trains, les navires, et les bâtiments de construction. L’invention s’applique également au perçage d’une seule pièce de structure à fixer sur un support ou à assembler à tout équipement. Ainsi, dans le domaine aéronautique, tout aéronef est constitué de structures assemblées pour en former l’architecture. L’assemblage de ces structures repose sur des méthodes dites « classiques » dans lesquelles les structures sont d’abord percées avant la pose de fixations, et cette étape de perçage produit une grande quantité de copeaux d’usinage qu’il faut ensuite évacuer pour nettoyer les structures. Certaines de ces structures, telles que les portes, sont situées dans des zones difficiles d’accès par leur complexité de forme et leur exiguïté : des techniques de perçage spécifiques s’appuient alors sur des machines capables de venir au contact de chaque face de la matière à percer. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Traditionnellement, lors de l’assemblage de pièces de structure en particulier dans le domaine aéronautique, celles-ci sont d’abord montées une première fois puis maintenues en position de montage au moyen d’épingles lors d’une étape préalable d’épinglage avant d’être percées. Ce perçage traverse les pièces et produit alors de nombreux copeaux d’usinage qui se répandent au voisinage de l’alésage ainsi percé. Cet environnement doit alors être nettoyé et ce nettoyage requiert un démontage complet de l’assemblage car les pièces sont ensuite soumises à un traitement de surface. Ce traitement a pour but principal de lisser la surface des pièces et produit donc également des résidus qu’il faut aussi nettoyer. Classiquement du mastic d’interposition est appliqué à l’interface des pièces à assembler, afin d’éviter tout espace libre entre les pièces, avant de les monter à nouveau et de procéder à un second épinglage de positionnement. La dernière étape correspond à l’assemblage des pièces, en général par rivetage. Un perçage de structures aéronautiques est donc réalisé lors des premières étapes d’assemblage de ces structures et au moins deux étapes de nettoyages sont nécessaires pour éliminer les copeaux produits lors de l’assemblage. De plus le mastic d’interposition utilisé doit être appliqué sur des interfaces propres car il ne peut être contaminé par des résidus sous peine de devoir être remplacé. Ces nettoyages successifs représentent des tâches minutieuses coûteuses en temps et qui ne peuvent être évitées à cause de la production de copeaux et de déchets lors de l’usinage. Une autre problématique liée à ce type d’installation est la répétition des montage-démontage-remontage successifs des structures à assembler : chaque montage s’accompagne d’un épinglage afin de mettre en positions les pièces de structure. Outre le temps nécessaire pour mener à bien ces étapes, le remontage peut présenter des problèmes pour l’assemblage : le perçage étant réalisé lors du premier montage, le démontage puis remontage ne garantissent pas que les trous percés soient de nouveau correctement alignés en vis-à-vis, ce qui aurait pour conséquence des problèmes de qualité, induisant des usinages et nettoyages supplémentaires. Afin de récupérer des copeaux, il est connu du document US2021069844 A1 une perceuse munie d’une chambre d’aspiration ajustable autour du foret de perçage, cette chambre venant au contact de la surface à percer pour cloisonner l’espace de perçage. Mais une telle chambre d’aspiration est volumineuse et n’est donc pas adaptée pour percer des trous dans des zones exigües. Par ailleurs, le document EP0832722A1 illustre une machine de perçage de type « C-clamp » dont la pince (« clamp » en terminologie anglaise) lui permet d’enserrer les structures à assembler et procéder au perçage dans des zones de faible accessibilité. Cependant cet outil ne permet pas d’évacuer les copeaux qui se répandent dans le voisinage du trou percé, nécessitant alors un démontage pour effectuer le nettoyage. Pour résoudre les problèmes d’accessibilité, une perceuse communément utilisée est agencée dans l’une des branches d’une pince venant de part et d’autre des éléments de structure à percer. Ce type de perceuse dispose d’un soufflage ainsi que d’un système d’aspiration via des goujures sur le foret de perçage pour l’évacuation des copeaux. Cette évacuation des copeaux est nécessaire pour satisfaire aux niveaux élevés de qualité de perçage requis, en particulier dans le domaine aéronautique, et éviter un élargissement non souhaité de l’alésage dû à l’accumulation des copeaux dans l’alésage. Cependant, l’aspiration des copeaux n’est pas totale : une partie des copeaux est éjectée à l’entrée de l’alésage via des rainures radiales réalisées sur le nez-machine, partie avant de la perceuse en contact avec la structure, ces rainures ayant pour fonction première de permettre un flux d’aspiration des copeaux. De plus lors du débouchage, c’est-à-dire lorsque le trou percé devient traversant, se produit une éjection soudaine des copeaux en sortie de l’alésage à travers la seconde branche de la pince, provoquant alors des bavures de sortie et polluant la zone de travail. La branche de la pince en sortie d’alésage est creuse et ouverte sur l’extérieur pour l’évacuation des copeaux dont l’accumulation, même limitée, peut entraîner la rupture du foret de perçage, des problèmes de précision, de délai et de qualité de perçage. Afin de remédier aux inconvénients de l’état de la technique exposés ci-dessus, l’invention a pour objectif principal de récupérer et de contrôler l’évacuation de l’ensemble des copeaux générés lors du perçage, avant que ceux-ci ne se répandent dans l’environnement autour de l’alésage formé, permettant ainsi de s’affranchir de coûteuses étapes de démontage/remontage des structures à assembler. Le terme « amont » signifie « provenant du côté où s’initie le perçage et « aval » se rapporte au côté où l’alésage devient débouchant, chaque côté étant défini de part et d’autre de la ou des pièces à percer. De plus, « un soufflage amont » qualifie un soufflage provenant de l’amont et dirigé vers l’aval, alors qu’un soufflage aval qualifie un soufflage en sens inverse, c’est-à-dire dirigé de l’aval vers l’amont. Pour ce faire, l’invention prévoit de mettre en œuvre un procédé de perçage de pièces à assembler et de récupération des copeaux à l’aide d’une perceuse montée sur une branche de pince, utilisant un soufflage aval et s’affranchissant de l’éjection radiale amont des copeaux afin d’en réaliser une évacuation étanche. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de perçage d’au moins un alésage dans une ou plusieurs pièces de structure. Ces pièces sont empilées puis enserrées entre des branches amont et aval d’une pince d’un outil de perçage. La branche amont accueille une perceuse munie d’un foret et la branche aval est creuse et ouverte sur l’extérieur. Un soufflage dit amont dirigé vers les pièces à assembler fait circuler de l’air à travers le foret puis en sens inverse dans des goujures latérales s’étendant le long de ce foret. Le perçage peut alors se dérouler selon les étapes suivantes : - mise en place de la pince de l’outil de perçage sur une localisation de perçage de la ou des pièces; - choix et montage du foret correspondant à un diamètre de l’alésage à percer, puis mise en place du foret en position d’activation ; - déclenchement du soufflage amont d’air sous pression ; - début de l’avancée de la perceuse dans le sens amont et déclenchement d’un soufflage aval d’air sous pression, le soufflage aval étant réalisé dans un environnement étanche dans la branche aval creuse de la pince de l’outil de perçage et en sens inverse dudit soufflage amont ; - avancée de la perceuse dans le sens aval dans les pièces en formant des copeaux jusqu’au débouchage de l’alésage, extraction des copeaux en sens amont via les goujures du foret puis évacuation de ces copeaux dans un environnement étanche ; - retrait du foret de l’alésage ; - maintien des soufflages après débouchage et retrait du foret de l’alésage, le soufflage aval maintenant les copeaux dans l’alésage pour leur aspiration complète, puis arrêt des soufflages, et - désinstallation de la pince de l’outil de perçage. On entend par débouchage l’état de perçage de la ou de la dernière pièce percée à l’instant où l’alésage devient totalement traversant ou débouchant, le diamètre de l’alésage étant alors constant sur toute sa longueur. Avantageusement, les copeaux produits sont tous aspirés par la pince amont du fait de l’étanchéité de leur évacuation et ne deviennent pas des débris ou des résidus qui viendraient se répandre, s’accumuler et s’insérer sur les pièces de structure ou d’autres surfaces du voisinage, contrairement au procédé classique. La combinaison du soufflage aval et de l’évacuation amont en environnement étanche selon l’invention permet donc de s’affranchir d’étapes intermédiaires de nettoyage et de démontage/remontage, ce qui génère un gain de temps substantiel à l’assemblage. De plus, le perçage étant effectué avant l’assemblage, sans étape intermédiaire de démontage/remontage, les alésages de chaque pièce à assembler sont donc directement et correctement alignés sans avoir besoin d’ajuster le positionnement de chacune de ces pièces, ce qui favorise également un assemblage rapide et précis de l’ensemble. Dans certaines formes de mise en œuvre privilégiées : - l’évacuation des copeaux est réalisée par aspiration ; - dans le cas où les pièces sont destinées à être assemblées, elles sont préalablement épinglées après l’empilage et assemblées après le perçage ; - le soufflage aval d’air sous pression est déclenché avant le début de l’avancée de la perceuse ; - suite au retrait du foret de l’alésage, le foret peut être changé pour un autre de diamètre supérieur pour augmenter le diamètre de l’ alésage ; - après désinstallation de la pince de l’outil de perçage, celle-ci peut être déplacée et mise en place en différentes localisations pour procéder au perçage d’autres alésages et à l’assemblage des pièces de structures en différents points. Avantageusement déclencher le soufflage aval avant le début de l’avancée de la perceuse procure un gain de temps et une facilité de réalisation car l’avancée de la perceuse jusqu’au débouchage se réalise généralement en une seule étape. En effet, le soufflage aval ayant pour but d’éviter l’éjection des copeaux dans la branche aval lors du débouchage, ce déclenchement préalable du soufflage aval repousse tout copeau ou autre résidu dans la branche amont via les goujures du foret. Avantageusement également, le procédé de perçage est réitérable soit en changeant le foret pour agrandir l’alésage, soit en déplaçant la pince de perçage étanche pour réaliser un nouvel alésage. Le changement du foret suite au retrait de la perceuse tout en maintenant la pince de perçage étanche en position améliore la précision lors du perçage d’un alésage de diamètre important requérant de percer un premier alésage dit avant-trou qui est ensuite agrandi lors de l’utilisation d’un foret de diamètre supérieur. L’invention se rapporte également à un outil de perçage d’au moins une pièce de structure, comportant la perceuse équipée du foret muni des goujures latérales d’extraction de copeaux et du moyen de soufflage amont d’air sous pression à travers un axe central du foret. L’outil comporte de plus la pince à deux branches qui viennent enserrer la ou les pièce(s) par une extrémité ouverte sur chacune des branches. La branche aval accueille de manière étanche par son extrémité ouverte un organe de soufflage aval d’air sous pression dans le sens inverse et avec une pression de travail au moins égale à celle du soufflage amont afin de repousser les copeaux lorsque l’alésage est débouchant. L’outil de perçage est également muni d’un organe étanche d’évacuation et de récupération de copeaux coopérant avec les goujures latérales d’extraction et d’un nez-machine étanche agencé à l’extrémité ouverte de la branche amont et au contact de la pièce de structure à percer. Avantageusement, la combinaison du nez-machine étanche et du soufflage d’air aval clôt ainsi hermétiquement la zone de perçage et les copeaux ont donc comme unique voie de sortie l’extraction par les goujures latérales de la perceuse puis par l’organe d’évacuation. De plus, le soufflage d’air dans la branche aval repousse lors du débouchage le flux des copeaux vers la branche amont de la pince et vers la zone d’aspiration et d’évacuation-récupération. La contamination de la ou des pièces de structure par les copeaux est ainsi totalement évitée, en particulier celle du mastic d’interposition. Les étapes de nettoyage et par conséquent celles de démontage/remontage n’étant plus nécessaires, un gain en productivité est généré. Selon certains modes de réalisation préférés : - pour réaliser l’étanchéité, la rigidité du nez-machine est inférieure à celle de la ou des pièces de structure à percer pour en épouser la forme de manière passive et/ou un mécanisme de serrage le maintient sur la ou les pièces de structure choisi parmi un système hydraulique, pneumatique et électrique ; - l’air des soufflages amont et aval provient d’un même réseau d’air comprimé, en particulier à au moins 6 bars ; - dans le cas où l’évacuation est réalisée par aspiration, une dépression d’au moins 0,1 bar est établie dans l’organe d’évacuation ; - le soufflage d’air peut contenir un lubrifiant qui est évacué au même titre que les copeaux , et - la pince peut être choisie parmi une pince de type C-Clamp, de type J-Clamp et une pince à ressort. PRESENTATION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront à la lecture qui suit d’un exemple de réalisation détaillé sans en limiter la portée, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : – la , une vue en perspective coupée de deux pièces de structures en cours d’assemblage ; – la , une vue en coupe des parois des pièces à percer selon un plan perpendiculaire aux parois, lors de la mise en place de l’outil de perçage ; – la , la vue en coupe selon la en début du perçage ; – la , la vue en coupe selon la en cours de perçage ; – la , la vue en coupe selon la lorsque le perçage est sur le point de devenir débouchant ; – la , la vue en coupe selon la lorsque le perçage est débouchant ; – la , la vue en coupe selon la à la fin du perçage ; – la , la même vue en coupe détaillée de l’alésage devenu débouchant, et – la , un exemple de logigramme détaillant les étapes du procédé. Procédé de perçage d’au moins un alésage (8b) dans une ou plusieurs pièces (1a, 1b) de structure positionnées, ces pièces étant empilées puis enserrées entre des branches amont (2a) et aval (2b) d’une pince (2) d’un outil de perçage (100), la branche amont (2a) accueillant une perceuse (3) munie d’un foret (3a) et la branche aval (2b) étant creuse et ouverte sur l’extérieur, un soufflage dit amont dirigé vers les pièces (1a, 1b) à assembler fait circuler de l’air à travers le foret (3a) puis en sens inverse dans des goujures latérales (3b) s’étendant le long de ce foret (3a), caractérisé en ce que le perçage se déroule selon les étapes suivantes : - mise en place de la pince (2) de l’outil de perçage (100) sur une localisation de perçage des pièces (1a, 1b) ; - choix et montage du foret (3a) correspondant à un diamètre de l’alésage (8b) à percer puis mise en place du foret (3a) en position d’activation ; - déclenchement du soufflage amont (5a) d’air sous pression ; - début de l’avancée de la perceuse (3) et déclenchement du soufflage aval (5b) d’air sous pression, le soufflage aval (5b) étant réalisé dans un environnement étanche dans la branche aval (2b) creuse de la pince (2) de l’outil de perçage (100) et en sens inverse dudit soufflage amont (5a) ; - avancée de la perceuse (3) dans le sens aval dans les pièces (1a, 1b) jusqu’au débouchage de l’alésage (8b), extraction des copeaux (6) en sens amont via les goujures (3b) du foret (3) puis évacuation de ces copeaux (6) dans un environnement étanche ; - retrait du foret (3a) de l’alésage (8b) ; - maintien des soufflages (5a, 5b) après débouchage et retrait du foret (3a) de l’alésage (8b), puis arrêt des soufflages ; et - désinstallation de la pince (2) de l’outil de perçage étanche (100). Procédé de perçage selon la revendication 1, dans lequel l’évacuation des copeaux (6) est réalisée par aspiration (5c). Procédé de perçage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les pièces (1a, 1b) sont préalablement épinglées après l’empilage et assemblées après le perçage. Procédé de perçage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le soufflage aval (5b) d’air sous pression est déclenchée avant le début de l’avancée de la perceuse (3). Procédé de perçage selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel suite au retrait du foret (3a) de l’alésage (8a), le foret (3a) est changé pour un autre de diamètre supérieur ; Procédé de perçage selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel suite à la désinstallation de la pince (2) de l’outil de perçage (100), celle-ci est déplacée et mise en place en différentes localisation ; Outil de perçage (100) de mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, d’au moins une pièce (1a, 1b) de structure comportant la perceuse (3) équipée du foret (3a) muni des goujures latérales (3b) d’extraction de copeaux (6) et du moyen de soufflage amont (5a) d’air sous pression à travers un axe central (30a) du foret (3a), comportant de plus la pince (2) à deux branches (2a, 2b) enserrant la ou les pièce(s) (1a, 1b) par une extrémité ouverte sur chacune des branches (2a, 2b), caractérisé en ce que la branche aval (2b) accueille de manière étanche par son extrémité ouverte (2e) un organe de soufflage aval (5b) d’air sous pression dans le sens inverse et avec une pression de travail au moins égale à celle du soufflage amont (5a) et en ce que l’outil de perçage (100) est muni d’un organe étanche d’évacuation et de récupération de copeaux (6) coopérant avec les goujures latérales (3b) d’extraction et d’un nez-machine (2k) étanche agencé à l’extrémité ouverte de la branche amont (2a) et au contact de la pièce (1a) de structure à percer. Outil de perçage selon la revendication précédente dans lequel la rigidité du nez-machine (2k) est inférieure à celle de la ou des pièces (1a, 1b) de structure à percer et/ou un mécanisme de serrage le maintient sur la ou les pièces (1a, 1b) de structure choisi parmi un système hydraulique, pneumatique et électrique. Outil de perçage selon l’une quelconque des revendications 7 et 8, dans lequel l’air des soufflages amont (5a) et aval (5b) provient d’un même réseau d’air comprimé. Outil de perçage selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel une dépression d’au moins 0,1 bar est établie dans l’organe d’évacuation (4). Outil de perçage selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel le soufflage d’air contient du lubrifiant. Outil de perçage selon l’une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel la pince (2) est choisie parmi une pince de type C-Clamp, de type J-Clamp et une pince à ressort.