EP2704867A1 - Outil de perçage polyvalent, et boîte associée - Google Patents

Outil de perçage polyvalent, et boîte associée

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EP2704867A1
EP2704867A1 EP12722464.0A EP12722464A EP2704867A1 EP 2704867 A1 EP2704867 A1 EP 2704867A1 EP 12722464 A EP12722464 A EP 12722464A EP 2704867 A1 EP2704867 A1 EP 2704867A1
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EP
European Patent Office
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drilling
mounting
bore
tail
cone
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12722464.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Grégory BAILLEUL
Christian STAES
Sylvain LE GUEN
Cyrille MUTEL
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Safran Nacelles SAS
Original Assignee
Aircelle SA
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/0018—Drills for enlarging a hole
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/10—Bits for countersinking
    • B23B51/107—Bits for countersinking having a pilot
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D77/00—Reaming tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2215/00—Details of workpieces
    • B23B2215/04—Aircraft components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/60—Drills with pilots
    • B23B2251/603—Detachable pilots, e.g. in the form of a drill
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D2277/00—Reaming tools
    • B23D2277/68—Pilots
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/89—Tool or Tool with support
    • Y10T408/892—Tool or Tool with support with work-engaging structure detachable from cutting edge
    • Y10T408/8923—Removable central lead

Definitions

  • the present invention relates to a versatile drilling tool, and an associated toolbox.
  • This invention relates in particular to the field of aeronautics.
  • Drilling operations of parts including composite or metal materials made of aluminum alloys, titanium and other metals, must be made with great precision, so as to comply with the most demanding specifications such as those in force in the field of aeronautics.
  • Such drilling operations are involved in particular in the realization of nacelles for aircraft turbojets.
  • drilling operations are performed by means of drilling tools mounted on rotating mandrels, the diameter of these drilling tools being chosen according to each need.
  • Another type of defect may be a non-circular bore, caused by vibrations of the piercing tool.
  • Fixing the ring on the edge of the orifice is made by gluing in the composite, and by shrinking in the metal, or by any other appropriate means.
  • these repair operations of a drilling defect require the intervention of specialized companies, having appropriate tools for all possible configurations of defects.
  • the present invention is thus particularly intended to provide a drilling tool allowing the operator to remedy itself to a drilling fault found, regardless of the configuration of the drilling fault.
  • said drill bit having a bore
  • said guide head comprising a driver abutting at the inlet of said bore and a rod passing through said bore and screwed into said mounting shank.
  • the multipurpose drilling tool according to the invention is obtained with only three parts that are very easy to separate from each other, as well as to assemble: the replacement of each of the elements forming the tool is obtained by simply unscrewing the rod by report to the tail.
  • the said drill bit itself comprises a mounting cylinder, traversed by said rod, and abutting against said tail;
  • said cylinder and said tail comprise complementary frustoconical shapes, allowing a cone-type abutment against a cone: such an abutment allows a perfect immobilization of these parts in rotation with respect to each other, once the rod is screwed to the cone; inside the tail; said head and said tail each comprise two flats so that they can be tightened and loosened with two flat keys or tongs.
  • the present invention also relates to a tool box, comprising guide heads, drill bits and mounting tails of different dimensions, able to be assembled to form a drilling tool according to the above.
  • FIG. 1 represents an exploded perspective view of a drilling tool according to the invention
  • FIG. 2 shows a side view of the piercing tool of FIG. 1, in the assembled state, the hidden regions being represented and,
  • FIG. 3 represents a perspective view of the drilling tool of FIG. 2.
  • this piercing tool has three parts, namely:
  • the guide head 1 comprises a pilot end 7, and a smaller diameter rod 9, having a threaded end 1 1.
  • the drilling cutter 3 comprises a cutter 13 strictly speaking, surmounted by a mounting cylinder 15.
  • the mounting tail 5 comprises a threaded cavity January 9, as can be seen in Figure 2, this cavity being adapted to receive by screwing the threaded end 1 1 of the rod 9.
  • the pilot 7 and the cutter 13 on the one hand, and the mounting cylinder 15 and the mounting tail 5, on the other hand, have frustoconical shapes, respectively 19, 21 and 23, 25, able to form cone-type abutments against cone when the rod 9 is screwed and clamped inside the threaded cavity 19 of the tail 5.
  • each of the elements 1, 3, 5 are suitable for carrying out drilling operations, in particular inside metallized alloy panels, such as panels made of alum inium or titanium alloy, or in panels made of composite materials, such as acoustic absorption sandwich structures.
  • the head and tail 5 may be formed of steel, and the cutter 3 may be formed of tungsten carbide.
  • the head 1 and the tail 5 each comprise two flats 27, 29 so as to be able to tighten and loosen them with two flat keys or clamps.
  • this ring having an inner diameter corresponding to the desired diameter (called “nominal" ").
  • a tool box (not shown) is used, presenting a whole range of guide heads 1, drill bits 3 and mounting shanks 5, of different diameters and lengths.
  • a milling cutter having a diameter greater than that of the hole made by mistake, and smaller than that of the outer diameter of the repair ring which will be used in the case of a metal part is chosen.
  • a milling cutter having a diameter greater than that of the hole made by mistake and greater than that of the outer diameter of the repair ring is chosen.
  • a tail having a length that is compatible with the configuration of the location where the drilling is to be made is chosen: it may indeed have particular length constraints, particularly when using systems rotary drive with angular gear of the drilling tool.
  • a tightening torque is applied to this screwing, so that the frustoconical shapes 1 9, 21 and 23, 25 can abut against each other, in order to prevent the relative rotation of each of the elements 1, 3, 5. .
  • the mounting tail 5 is then engaged in a rotating mandrel (not shown), and this mandrel is brought to the right of the hole made by mistake, which must be rectified.
  • the pilot 7 then bears against the edges of this hole (or possibly against the edges of another hole located in the alignment of the defective hole) and the drilling tool is lowered until the cutter 3 comes to bore. the defective hole.
  • the repair ring (not shown) can be fixed by any known means on the edge of the hole made, for example by hooping or gluing.
  • the drilling tool according to the invention makes it extremely easy to make any combination of diameters and lengths of the guide head 1, drilling 3 and mounting tail 5.
  • the multipurpose drilling tool according to the invention thus makes it possible to intervene urgently on panel production lines designed in particular to constitute structures for aircraft.
  • Such a drilling tool is particularly suitable for the repair of defective bores made in composite carbon and aluminum sandwich structures, used in particular for the manufacture of acoustic absorption panels, intended to be placed inside the nacelles of jet engines. aircraft.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Abstract

Cet outil de perçage polyvalent comprend: -une tête de guidage (1), -une fraise de perçage (3), et -une queue (5) de montage sur un mandrin, ces trois éléments (1, 3, 5) étant assemblés entre eux de manière amovible, de manière à permettre le remplacement de chacun d'entre eux par un élément analogue de dimensions différentes. La fraise de perçage (3) comporte un alésage, et ladite tête de guidage (1) comprend un pilote (7) venant en butée à l'entrée dudit alésage et une tige (9) traversant ledit alésage et vissée à l'intérieur de ladite queue de montage (5).

Description

Outil de perçage polyvalent, et boîte associée
La présente invention concerne un outil de perçage polyvalent, et une boîte à outils associée.
Cette invention concerne notamment le domaine de l'aéronautique.
Les opérations de perçage de pièces notamment en matériaux composites ou métalliques en alliages d'aluminium, de titane et autres métaux, doivent être faites avec une grande précision, de manière à respecter les cahiers des charges les plus exigeants tels que ceux qui sont en vigueur dans le domaine de l'aéronautique.
Dans ce domaine technique particulier, les opérations de perçage de panneaux notamment métalliques sont nécessaires pour permettre des passages de câbles, de conduits ou autres organes, ou bien pour permettre la mise en place d'organes de fixation (vis ou rivets par exemple) permettant l'assemblage par exemple de plusieurs panneaux entre eux.
De telles opérations de perçage interviennent notamment dans la réalisation de nacelles pour turboréacteurs d'aéronefs.
Ces opérations de perçage sont effectuées au moyen d'outils de perçage montés sur des mandrins rotatifs, le diamètre de ces outils de perçage étant choisi en fonction de chaque besoin.
Il peut arriver que le perçage soit défectueux, c'est-à-dire que le perçage ne soit pas effectué au diamètre souhaité (diamètre dit « nominal »), par exemple en raison d'un mauvais choix d'outil de perçage.
Un autre type de défaut peut être un perçage non circulaire, causé par des vibrations de l'outil de perçage.
Classiquement, lorsqu'un tel défaut apparaît, on vient réaliser un perçage de diamètre supérieur au perçage présentant un défaut, et l'on place sur l'orifice ainsi obtenu une bague de réparation, dont le diamètre extérieur est légèrement supérieur à celu i de cet orifice dans le métall ique (dans le composite le diamètre de la bague est inférieur au diamètre du trou), et dont le d iamètre intérieur est égal au d iamètre de perçage souhaité initialement (diamètre nominal).
La fixation de la bague sur le bord de l'orifice est effectué par collage dans le composite, et par frettage dans le métallique, ou par tout autre moyen approprié. Généralement, ces opérations de réparation d'un défaut de perçage nécessitent l'intervention de sociétés spécialisées, disposant d'un outillage approprié à toutes les configurations possibles de défauts.
La présente invention a ainsi notamment pour but de fournir un outil de perçage permettant à l'opérateur de remédier lui-même à un défaut de perçage constaté, quelle que soit la configuration de ce défaut de perçage.
On atteint ce but de l'invention avec un outil de perçage polyvalent, comprenant :
- une tête de guidage,
- une fraise de perçage, et
- une queue de montage sur un mandrin,
ces trois éléments étant assemblés entre eux de manière amovible, de manière à permettre le remplacement de chacun d'entre eux par un élément analogue de dimensions différentes, ladite fraise de perçage comportant un alésage, et ladite tête de guidage comprenant un pilote venant en butée à l'entrée dudit alésage et une tige traversant ledit alésage et vissée à l'intérieur de ladite queue de montage.
Grâce à ces caractéristiques, et en prévoyant une boîte à outils comprenant des têtes, fraises et queues de dimensions différentes, on peut réaliser de très nombreuses combinaisons dimensionnelles de ces éléments, lesquelles permettent de faire face à n'importe quelle configuration de défaut de perçage, sans qu'il soit nécessaire de faire appel à une société spécialisée extérieure.
L'outil de perçage polyvalent selon l'invention est obtenu avec uniquement trois pièces très faciles à dissocier les unes des autres, ainsi qu'à assembler : le remplacement de chacun des éléments formant l'outil est obtenu par simple dévissage de la tige par rapport à la queue.
Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de l'outil polyvalent selon l'invention :
- ladite fraise de perçage comprend elle-même un cylindre de montage, traversé par ladite tige, et venant en butée contre ladite queue ;
- ledit cylindre et ladite queue comprennent des formes tronconiques complémentaires, permettant une butée de type cône contre cône : une telle butée permet une parfaite immobilisation de ces pièces en rotation l'une par rapport à l'autre, une fois la tige vissée à l'intérieur de la queue ; - ladite tête et ladite queue comprennent chacun deux méplats de façon à pouvoir les serrer et les desserrer avec deux clefs plates ou pinces.
La présente invention se rapporte également à une boîte à outils, comprenant des têtes de guidage, fraises de perçage et queues de montage de dimensions différentes, aptes à être assemblées pour former un outil de perçage conforme à ce qui précède.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, et à l'examen des figures ci-annexées dans lesquelles :
- la figure 1 représente une vue en perspective éclatée d'un outil de perçage selon l'invention,
- la figure 2 représente une vue de côté de l'outil de perçage de l a fig u re 1 , à l 'état assem bl é , l es pa rties cach ées éta nt représentées et,
- la fig u re 3 représente u ne vue en perspective de l 'outi l de perçage de la figure 2.
Comme on peut le voir sur l'ensemble de ces figures, cet outil de perçage comporte trois parties, à savoir :
- une tête de guidage 1 ,
- une fraise de perçage 3, et
une queue de montage 5 sur un mandrin (non représenté). Plus précisément, la tête de guidage 1 comporte une extrémité formant pilote 7, et une tige de moindre diamètre 9, comportant un embout fileté 1 1 .
La fraise de perçage 3 comporte une fraise 13 à proprement parler, surmontée d'un cylindre de montage 15.
Comme cela est visible notamment à la figure 2, la fraise 1 3 et le cylindre de montage 15 sont traversés dans toute leur longueur par un alésage
17 apte à recevoir la tige 9.
La queue de montage 5 comporte une cavité filetée 1 9, comme cela est visible à la figure 2, cette cavité étant apte à recevoir par vissage l'embout fileté 1 1 de la tige 9.
Comme cela est visible notamment sur les figures 1 et 2, le pilote 7 et la fraise 13 d'une part, et le cylindre de montage 15 et la queue de montage 5 d'autre part, comportent des formes tronconiques, respectivement 19, 21 et 23, 25, aptes à former des butées de type cône contre cône lorsque la tige 9 est vissée et serrée à l'intérieur de la cavité filetée 19 de la queue 5.
Les matériaux formant chacun des éléments 1 , 3, 5 sont appropriés pour réaliser des opérations de perçage, notamment à l'intérieur de panneaux en all iage métall ique, tels que des panneaux en all iage d'alum in ium ou de titane, ou dans des panneaux en matériaux composites, tels que des structures sandwichs d'absorption acoustique.
A titre d'exemple, la têtel et la queue 5 peuvent être formées en acier, et la fraise 3 peut être formée en carbure de tungstène.
De préférence, la tête 1 et la queue 5 comprennent chacun deux méplats 27, 29 de façon à pouvoir les serrer et les desserrer avec deux clefs plates ou pinces.
Le mode d'utilisation et les avantages de l'outil de perçage qui vient d'être décrit sont les suivants.
Lors d'une opération de perçage d'un panneau métallique ou en composite, il peut arriver q ue l 'on commette u ne erreu r, de sorte q ue le diamètre du trou réalisé est inapproprié : erreur pure et simple de diamètre, ou bien trou non circulaire obtenu à la suite de vibrations incontrôlées de l'outil de perçage, par exemple.
Pour, remédier à cette erreur, il convient de réaliser un nouveau perçage permettant la m ise en place d'une bague de réparation , comme indiqué en préambule de la présente description, cette bague présentant un diamètre intérieur correspondant au diamètre souhaité (dit « nominal »).
Pour ce faire, on a recours à une boîte à outils (non représentée), présentant toute une gamme de têtes de guidage 1 , de fraises de perçage 3 et de queues de montage 5, de diamètres et longueurs différentes.
On choisit une tête de guidage 1 présentant un pilote dont le diamètre correspond au diamètre nominal, et dont la longueur permet, le cas échéant, de traverser des couches sans matière sans qu'il y ait de risque de déplacement de l'outil de perçage.
Pou r la fra ise 3, on choisit u ne fraise présentant un d iamètre supérieur à celui du trou effectué par erreur, et inférieur à celui du diamètre extérieur de la bague de réparation qui va être utilisée dans le cas d'une pièce métallique. Dans le cas d'une pièce composite, on choisit une fraise présentant un diamètre supérieur à celui du trou effectué par erreur, et supérieur à celui du diamètre extérieur de la bague de réparation. Enfin , concernant la queue de montage 5, on choisit une queue présentant une longueur compatible avec la configuration du lieu où doit être effectué le perçage : i l peut en effet y avo i r d es contraintes de longueur particulières, notamment lors de l'utilisation de systèmes d'entraînement en rotation à renvoi d'angle de l'outil de perçage.
Une fois la tête de guidage 1 , la fraise de perçage 3 et la queue de montage 5 appropriées ayant été choisies, on assemble ces trois éléments ente eux, en faisant passer la tige 9 de la tête 1 à l'intérieur de l'alésage 17 de la fraise 1 3 et du cylindre de montage 1 5, de manière que cette tige 9 ressorte de ce cylindre et puisse venir se visser à l'intérieur de la cavité 19 formée dans la queue 5.
On applique un couple de serrage à ce vissage, de manière que les formes tronconiques 1 9, 21 et 23, 25 puissent venir en butée les unes contre les autres, afin d'empêcher la rotation relative de chacun des éléments 1 , 3, 5.
On vient ensuite mettre la queue de montage 5 en prise à l'intérieur d'un mandrin rotatif (non présenté), et on amène ce mandrin au droit du trou réalisé par erreur, qu'il convient de rectifier.
Le pilote 7 prend alors appui contre les bords de ce trou (ou éventuellement contre les bords d'un autre trou situé dans l'alignement du trou défectueux) et on descend l'outil de perçage jusqu'à ce que la fraise 3 vienne réaléser le trou défectueux.
On peut alors extraire l'outil de perçage du nouveau trou ainsi réalisé, puis venir fixer sur le bord de ce nouveau trou la bague de réparation, dont le diamètre intérieur correspond au d iamètre nominal, c'est-à-d ire au diamètre du trou que l'on souhaitait initialement effectuer.
La bague de réparation (non représentée) peut être fixée par tout moyen connu sur le bord du trou réalisé, par exemple par frettage ou collage.
Comme on peut le comprendre à la lumière de la description qui précède, l'outil de perçage selon l'invention permet, de manière extrêmement simple, de réaliser toutes combinaisons de diamètres et de longueurs de la tête de guide 1 , de la fraise de perçage 3 et de la queue de montage 5.
On peut de la sorte intervenir de manière très simple dans toutes les situations de perçage défectueux, et ce avec une grande précision étant donné la fonction de guidage remplie par le pilote 7 qui prend appui sur le trou défectueux, ou bien sur un autre trou situé dans l'alignement de ce dernier. L'outil de perçage polyvalent selon l'invention permet ainsi d'intervenir de manière urgente sur des chaînes de production de panneaux destinés notamment à constituer des structures pour aéronefs.
Un tel outil de perçage est particulièrement adapté à la réparation d'alésages défectueux réalisés dans des structures sandwich composites en carbone et aluminium, utilisées notamment pour la fabrication de panneaux d'absorption acoustique, destinés à être placés à l'intérieur des nacelles de turboréacteurs d'aéronef.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, fournis à titre de simple exemple.

Claims

REVENDICATIONS
. Outil de perçage polyvalent, comprenant :
- une tête de guidage (1 ),
- une fraise de perçage (3), et
- une queue (5) de montage sur un mandrin,
ces trois éléments (1 , 3, 5) étant assemblés entre eux de manière amovible, de manière à permettre le remplacement de chacun d'entre eux par un élément analogue de dimensions différentes, ladite fraise de perçage (3) comportant un alésage (17), et ladite tête de guidage (1 ) comprenant un pilote (7) venant en butée à l'entrée dudit alésage (17) et une tige (9) traversant ledit alésage (17) et vissée à l'intérieur de ladite queue de montage (5).
Outil selon la revendication 1 , dans lequel ladite fraise de perçage (3) comprend elle-même un cylindre de montage (15), traversé par ladite tige (9), et venant en butée contre ladite queue (5).
Outil selon la revendication 2, dans lequel ledit cylindre (15) et ladite queue (5) comprennent des formes tronconiques complémentaires (23, 25), permettant une butée de type cône contre cône.
4. Outil selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel ledit pilote (7) et l ad ite fra ise (3) compren nent des formes troncon iq ues complémentaires (19, 21 ), permettant une butée de type cône contre cône.
5. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite tête et ladite queue comprennent chacun deux méplats de façon à pouvoir les serrer et les desserrer avec deux clefs plates ou pinces.
6. Boîte à outils, comprenant des têtes de guidage (1 ), fraise de perçage (3) et queues de montage (5) de dimensions différentes, aptes à être assemblées pour former un outil de perçage conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.
EP12722464.0A 2011-05-04 2012-04-24 Outil de perçage polyvalent, et boîte associée Withdrawn EP2704867A1 (fr)

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FR1153830A FR2974747B1 (fr) 2011-05-04 2011-05-04 Outil de percage polyvalent, et boite a outils associee
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EP (1) EP2704867A1 (fr)
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