FR2698815A1

FR2698815A1 - Method of fabrication of piece with complex shape such as turbine blades - includes steps of forming first piece with strapping supports provided at each end and placing this piece in tool holder and straightening it out to straighten it

Info

Publication number: FR2698815A1
Application number: FR9214546A
Authority: FR
Inventors: Didier Daniel; Harmegnies Guy; Kotala Richard; Sanchez Germain
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1992-12-03
Filing date: 1992-12-03
Publication date: 1994-06-10
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: FR2698815B1

Abstract

The method of fabrication of a piece (1) includes steps of providing strapping supports (8,9) at each end of the piece and permanently bending the piece to the required shape by a forming tool. The piece is then placed in a slot (11) of a holder (10) and is held down by strapping plates (12,13) acting on the supports (8,9). This action straightens out the piece with a constraint that is below the elastic limit of the piece. This allows the straightened part of the piece (16,17) to be machined by broaching. In removing the piece from its restraint, it elastically returns to its original shape. Use/Advantage - For the machining by broaching of a piece with a complex shape which is carried out by a simple machining operation.

Description

DESCRIPTION
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un profilé de forme complexe comportant au moins une zone brochée.DESCRIPTION
The present invention relates to a method of manufacturing a profile of complex shape comprising at least one embossed area.

L'usinage par brochage est couramment utilisé pour obtenir sur des pièces usinées des profils du genre rainure, soit sur des zones externes de pièce, soit sur des alésages. Ce procédé est notamment appliqué lorsque des exigences sévères de qualité sont imposées, concernant les états de surface, la précision des tolérances géométriques et qu'une bonne reproductibilité est demandée. Par définition, les applications du procédé d'usinage par brochage sont toutefois limitées à l'obtention de profils géométriques élémentaires, notamment rectilignes ou circulaires.Broaching machining is commonly used to obtain groove-like profiles on machined parts, either on external part zones or on bores. This process is applied in particular when severe quality requirements are imposed, concerning the surface conditions, the precision of the geometric tolerances and that good reproducibility is required. By definition, the applications of the broaching machining process are however limited to obtaining elementary geometric profiles, in particular rectilinear or circular.

L'invention concerne un procédé de fabrication comportant une application remarquable d'une opération de brochage rectiligne permettant d'obtenir sur une pièce usinée un profil broché non rectiligne.The invention relates to a manufacturing method comprising a remarkable application of a rectilinear broaching operation making it possible to obtain on a workpiece a non-rectilinear brooch profile.

Ce résultat remarquable est obtenu grâce au procédé de fabrication conforme à l'invention et comportant les étapes suivantes (A) - à partir d'une pièce primaire présentant la forme générale d'un profilé de section déterminée, réalisation d'un appui à chaque extrémité dudit profilé, (B) - mise en forme aux dimensions finales de la pièce à obtenir par un procédé de déformation permettant une déformation permanente dudit profilé, (C) - mise en place de la pièce obtenue à l'étape précédente (B) dans un outillage assurant le maintien de ladite pièce, par redressage dudit profilé en appliquant des contraintes inférieures à la limite élastique du matériau constituant la pièce, de manière à obtenir un profilé rectiligne maintenu dans ledit outillage, (D) - usinage par brochage d'au moins une zone rectiligne de la pièce maintenue dans l'outillage telle qu'obtenue à l'étape précédente (C), (E) - démontage de la pièce hors dudit outillage de maintien permettant le retour de la pièce à la forme obtenue à l'issue de l'étape (B) par retour élastique du matériau utilisé.This remarkable result is obtained thanks to the manufacturing process according to the invention and comprising the following steps (A) - from a primary part having the general shape of a profile of determined section, making a support at each end of said profile, (B) - shaping to the final dimensions of the part to be obtained by a deformation process allowing permanent deformation of said profile, (C) - positioning of the part obtained in the previous step (B) in a tool ensuring the maintenance of said part, by straightening said profile by applying stresses lower than the elastic limit of the material constituting the part, so as to obtain a rectilinear profile maintained in said tool, (D) - machining by broaching at least one rectilinear zone of the part held in the tool as obtained in the previous step (C), (E) - disassembly of the part out of said holding tool by allowing the part to return to the shape obtained at the end of step (B) by elastic return of the material used.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue en perspective d'un exemple de pièce primaire obtenue à l'issue de la première étape (A) du procédé de fabrication d'un profilé de forme complexe comportant au moins une zone brochée, conforme à l'invention; - la figure 2 représente une vue en perspective de la pièce représentée à la figure 1, à l'issue de la deuxième étape (B) dudit procédé de fabrication ;; - la figure 3 représente une vue schématique en perspective de la troisième étape (C) dudit procédé appliqué à la pièce représentée sur les figures 1 et 2 - les figures 4 et 5 représentent une vue schématique en perspective montrant un exemple de deux opérations successives de brochage de ladite pièce, conformément à la quatrième étape (D) dudit procédé; - la figure 6 représente une vue schématique en perspective de la cinquième étape (E) dudit procédé, montrant la pièce obtenue qui est un profilé de forme complexe présentant plusieurs zones brochées, dans l'exemple représenté.Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the description which follows of an embodiment of the invention, with reference to the accompanying drawings in which - Figure 1 shows a perspective view of 'An example of primary part obtained at the end of the first step (A) of the process for manufacturing a profile of complex shape comprising at least one embossed zone, according to the invention; - Figure 2 shows a perspective view of the part shown in Figure 1, at the end of the second step (B) of said manufacturing process; - Figure 3 shows a schematic perspective view of the third step (C) of said method applied to the part shown in Figures 1 and 2 - Figures 4 and 5 show a schematic perspective view showing an example of two successive operations of broaching of said piece, in accordance with the fourth step (D) of said method; - Figure 6 shows a schematic perspective view of the fifth step (E) of said method, showing the part obtained which is a profile of complex shape having several embossed areas, in the example shown.

L'exemple de pièce 1 illustrant sur les figures 1 à 6 un mode de réalisation du procédé de fabrication d'un profilé de forme complexe conforme à l'invention est un élément de pièce de turbomachine, notamment d'un moteur aéronautique. Les parties fixes d'une turbomachine comportent de manière connue notamment des pales disposées radialement dans le canal de circulation de la veine fluide et ayant une fonction aérodynamique. Ces pales forment une partie soit d'aubes fixes solidarisées à leurs extrémités aux enveloppes ou carters délimitant extérieurement et intérieurement ledit canal, soit, lorsque leur fonction structurale est importante, de bras profilés radiaux de carters. Il est parfois souhaitable, notamment dans l'application au canal secondaire d'un moteur à double flux de grand diamètre d'entrée, de réaliser lesdites pales par assemblage de plusieurs éléments.L'exemple de pièce 1 représente ainsi l'état primaire ébauché d'un bord d'attaque ou bord de fuite d'une telle pale d'aube fixe de stator ou bras profilé de carter de turbomachine.The example of part 1 illustrating in FIGS. 1 to 6 an embodiment of the method for manufacturing a profile of complex shape in accordance with the invention is an element of a turbomachine part, in particular of an aeronautical engine. The fixed parts of a turbomachine comprise, in a known manner, in particular blades arranged radially in the circulation channel of the fluid stream and having an aerodynamic function. These blades form a part either of fixed blades secured at their ends to the envelopes or housings delimiting externally and internally said channel, or, when their structural function is important, of radial profiled arms of housings. It is sometimes desirable, in particular in the application to the secondary channel of a double-flow motor with a large inlet diameter, to produce said blades by assembling several elements. The example of part 1 thus represents the primary state outlined a leading edge or trailing edge of such a fixed vane blade of a stator or profiled arm of a turbomachine casing.

Le procédé de fabrication de ladite pièce 1 part d'un élément profilé obtenu par tout procédé d'élaboration de pièce brute connu en soi, présentant un bord arrondi 2 destiné à former un bord de pale dans cet exemple, deux faces latérales 3 et 4 destinées à être raccordées aux faces d'intrados et d'extrados 6 et 7 correspondant au bas et haut de pale. Le premier stade de la pièce 1 représenté sur la figure 1 est obtenu à l'issue de la première étape A du procédé de fabrication conforme à l'invention qui consiste à réaliser un fraisage des extrémités 6 et 7 de la pièce 1 de manière à former un décrochement et une patte de maintien 8 et 9 du côté dudit bord arrondi 2, formant un appui à chaque extrémité.The method of manufacturing said part 1 starts from a profiled element obtained by any process for producing a raw part known per se, having a rounded edge 2 intended to form a blade edge in this example, two lateral faces 3 and 4 intended to be connected to the lower and upper surfaces 6 and 7 corresponding to the bottom and top of the blade. The first stage of the part 1 shown in FIG. 1 is obtained at the end of the first stage A of the manufacturing process according to the invention which consists in milling the ends 6 and 7 of the part 1 so as to form a recess and a retaining tab 8 and 9 on the side of said rounded edge 2, forming a support at each end.

L'étape suivante B réalise la mise à la forme désirée de la pièce 1, telle que représentée sur la figure 2, en appliquant à ladite pièce une déformation permanente, en utilisant un outillage non représenté sur les dessins dont le principe est connu en soi, notamment en effectuant un cambrage et vrillage selon une technique connue de formage.The next step B realizes the desired shape of the part 1, as shown in FIG. 2, by applying to said part a permanent deformation, using a tool not shown in the drawings, the principle of which is known per se. , in particular by bending and twisting according to a known forming technique.

A l'étape suivante C du procédé, on effectue un redressage de la pièce 1 en lui appliquant les efforts adéquats à l'aide de moyens connus en soi de manière que les contraintes appliquées restent inférieures à la limite élastique du matériau constituant la pièce 1. Lors de cette opération, schématiquement représentée sur la figure 3, la pièce 1 est mise en place dans un outillage 10 comportant un logement 11 dont les faces maintiennent les faces latérales 3 et 4 de la pièce 1 suivant un profil rectiligne. Des éléments 12 et 13 d'outillage sont utilisés pour bloquer les pattes 8 et 9 de la pièce 1 et maintenir la pièce 1 serrée dans l'outillage 10.In the next step C of the method, a straightening of the part 1 is carried out by applying the adequate forces to it using means known per se so that the stresses applied remain below the elastic limit of the material constituting the part 1 During this operation, schematically represented in FIG. 3, the part 1 is put into place in a tool 10 comprising a housing 11, the faces of which hold the lateral faces 3 and 4 of the part 1 in a straight profile. Tool elements 12 and 13 are used to block the tabs 8 and 9 of the part 1 and keep the part 1 tight in the tool 10.

L'ensemble obtenu est alors monté sur une brocheuse à broche rectiligne d'usinage, comme schématisé sur la figure 1, montrant la pièce 1 montée dans l'outillage 10. Les broches symboliquement représentées en 14 et 15 permettent de réaliser les rainures droites 16 et 17 de chaque côté du bord 5 de la pièce 1. La broche d'usinage utilisée correspond à la forme de rainure à obtenir et en fonction de la pièce à obtenir plusieurs opérations de brochage successives peuvent être effectuées. Ainsi dans l'exemple représenté sur les dessins,une rainure 18 procurant un évidement central de la pièce 1 est également usinée, comme représenté schématiquement sur la figure 5, au moyen des broches d'usinage symboliquement représentées en 19 et 20. Ces opérations correspondent à l'étape D du procédé conforme à l'invention.The assembly obtained is then mounted on a stapler with a straight machining spindle, as shown diagrammatically in FIG. 1, showing the part 1 mounted in the tool 10. The spindles symbolically represented at 14 and 15 make it possible to produce the straight grooves 16 and 17 on each side of the edge 5 of the part 1. The machining spindle used corresponds to the shape of the groove to be obtained and, depending on the part to be obtained, several successive broaching operations can be carried out. Thus in the example shown in the drawings, a groove 18 providing a central recess of the part 1 is also machined, as shown diagrammatically in FIG. 5, by means of the machining spindles symbolically represented in 19 and 20. These operations correspond in step D of the process according to the invention.

Après l'opération de brochage, à l'étape suivante E, la pièce 1 est démontée hors de l'outillage 10, notamment en dégageant les pattes 8 et 9 de la pièce 1 après avoir retiré les éléments d'outillage 12 et 13 qui bloquaient la pièce. Lors de cette opération de démontage, comme représenté sur la figure 6, les contraintes de maintien de la pièce 1 sous une forme rectiligne provenant des efforts appliqués sont libérées et par un effet de retour élastique du matériau de la pièce 1, cette dernière revient à la forme vrillée et cambrée résultant du formage effectué lors de l'étape B et correspondant aux formes de pièce désirées.After the broaching operation, in the next step E, the part 1 is removed from the tool 10, in particular by releasing the tabs 8 and 9 from the part 1 after having removed the tool elements 12 and 13 which blocked the room. During this disassembly operation, as shown in FIG. 6, the constraints of maintaining the part 1 in a rectilinear form coming from the applied forces are released and by an elastic return effect of the material of the part 1, the latter comes back to the twisted and arched shape resulting from the forming carried out during step B and corresponding to the desired part shapes.

Le procédé de fabrication de pièces du type profilé à forme complexe conforme à l'invention qui vient d'être décrit en référence aux figures 1 à 6 représentant un mode de réalisation procure des avantages importants en permettant d'utiliser un procédé d'usinage avantageux par brochage à la place d'un usinage sur centre d' us d'usinage par exemple par fraisage et conduit à une réduction des temps d'usinage et des coûts de fabrication. The method of manufacturing parts of the profiled type with complex shape in accordance with the invention which has just been described with reference to Figures 1 to 6 showing an embodiment provides significant advantages by allowing the use of an advantageous machining process. by broaching instead of machining on a machining center, for example by milling and leads to a reduction in machining times and manufacturing costs.

Claims

1. Method for manufacturing a profile of complex shape comprising the following steps (A) - from a primary part (1) having the general shape of a profile of determined section, making a support (8, 9) at each end (6, 7) of said profile, (B) - shaping to the final dimensions of the part to be obtained by a deformation process allowing permanent deformation of said profile (1), (C) - positioning of the part (1) obtained in the previous step (B) in a tool (10,12,13) ensuring the maintenance of said part (1), by straightening said profile by applying stresses lower than the elastic limit of the material constituting the part, so as to obtain a rectilinear profile maintained in said tool, (D) - machining by broaching of at least one rectilinear zone (16,17,18) of the part (1) maintained in the tool (10 ) as obtained in the previous step (C), (E) - disassembly of the part (1) outside said holding tool (10,12,13) allowing the part (1) to return to the shape obtained at the end of step (B) by elastic return of the material used.

2. Application of the method according to claim 1 to the manufacture of a portion of a fixed vane blade or of a profiled radial arm of a turbomachine casing, constituted by the leading edge or the trailing edge.