FR2897547A1

FR2897547A1 - Outil de coupe rotatif comprenant deux portions coupantes a sens d'helice opposes

Info

Publication number: FR2897547A1
Application number: FR0601588A
Authority: FR
Inventors: Vincent Dessoly
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-08-24
Anticipated expiration: 2026-02-23
Also published as: FR2897547B1

Abstract

L'invention se rapporte à un outil de coupe rotatif (1) s'étendant selon un axe longitudinal (10) et comprenant une première portion coupante (4) comportant une pluralité de premières dents hélicoïdales (12) présentant un premier sens d'hélice et conçues poir travailler dans un sens de rotation donné de l'outil. Selon l'invention, il comporte en outre une seconde portion coupante (8) décalée de la première selon l'axe longitudinal (10), cette seconde portion coupante (8) comportant une pluralité de secondes dents hélicoïdales (16) présentant un second sens d'hélice opposé au premier, et également conçues pour travailler dans le sens de rotation donné de l'outil.Application privilégiée au domaine des constructions aéronautiques.

Description

OUTIL DE COUPE ROTATIF COMPRENANT DEUX PORTIONS COUPANTES A SENS D'HELICE

OPPOSES

DESCRIPTION La présente invention se rapporte de façon générale au domaine des outils de coupe rotatifs tels que des outils de fraisage, également dénommés fraises.

L'invention concerne également le domaine des procédés d'usinage utilisant de tels outils, en particulier mais non exclusivement les procédés d'usinage mis en oeuvre dans le cadre de constructions aéronautiques. A titre indicatif, il peut notamment s'agir de procédés permettant la réalisation de pièces de moteurs destinés à équiper des aéronefs. Dans l'art antérieur, les procédés d'usinage visant à obtenir de telles pièces de géométrie complexe nécessitent souvent la mise en oeuvre d'une multitude d'étapes successives d'usinage, et plus particulièrement de plusieurs étapes de fraisage durant lesquelles l'outil utilisé est animé d'un mouvement de coupe circulaire selon son propre axe longitudinal, et la pièce à usiner est animée d'un mouvement relatif d'avance quelconque par rapport à cet outil. Pour réaliser une telle étape d'usinage, il est classiquement employé un outil de coupe rotatif s'étendant selon un axe longitudinal et comprenant une portion coupante comportant une pluralité de dents hélicoïdales présentant un sens d'hélice donné, par exemple à droite, et conçues pour travailler dans un sens de rotation donné de l'outil, par exemple le sens horaire également dit coupe à droite . En fonction du sens de rotation de l'outil et du sens d'hélice de ses dents coupantes hélicoïdales, les copeaux résultant de la coupe sont évacués soient vers le haut par rapport à l'outil, soit vers le bas par rapport à ce dernier. A titre indicatif, il est noté que la direction vers le haut mentionnée ci-dessus correspond à celle allant de la portion coupante vers un manchon de l'outil, selon l'axe longitucinal, et que la direction vers le bas correspond au contraire à celle allant du manchon vers la portion coupante. Par conséquent, le sens d'hélice est habituellement choisi en fonction de la direction d'évacuation des copeaux que l'on désire obtenir pour l'étape d'usinage en question. A ce titre, il est noté que l'on recherche bien entendu habituellement à évacuer les copeaux dans la direction permettant d'assurer le meilleur déroulement possible de l'étape d'usinage, c'est-à-dire en faisant en sorte que celle-ci ne puisse pas être perturbée ou altérée par des éventuels amas de copeaux susceptibles de se former au cours de l'usinage.

Au vu de ce qui précède, il est clair que pendant la mise en oeuvre du procédé d'usinage d'une pièce, le fait de désirer travailler avec une direction d'évacuation de copeaux particulière impose un sens d'hélice approprié pour les dents coupantes de l'outil.

Cela peut par conséquent conduire à la nécessité d'employer un outil différent de celui ayant servi à l'étape d'usinage précédente, dans tous les cas où cet outil précédemment utilisé était conçu pour évacuer les copeaux dans la direction opposée à la nouvelle direction d'évacuation requise.

Ce:te contrainte de changement d'outils durant l'usinage d'une même pièce est bien entendu extrêmement pénalisante en termes de temps et de coûts de production, cet inconvénient étant naturellement d'autant plus contraignant que le nombre d'étapes d'usinage distinctes à effectuer est élevé. En outre, dans le cas où le risque est pris de conserver l'outil en place alors que la direction d'évacuation des copeaux qu'il procure n'est clairement pas appropriée à la géométrie de la pièce, l'opérateur est alors souvent obligé de réaliser des interventions manuelles pour éviter la formation d'amas de copeaux susceptibles d'altérer le bon déroulement de l'usinage, ce qui l'expose naturellement à de forts risques de blessures.

L'invention a donc pour but de proposer un outil de coupe rotatif et un procédé d'usinage remédiant aux problèmes mentionnés ci-dessus relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet un outil de coupe rotatif s'étendant selon un axe longitudinal et comprenant une première portion coupante comportant une pluralité de premières dents hélicoïdales présentant un premier sens d'hélice et conçues pour travailler dans un sens de rotation donné de l'outil. Selon l'invention, il comporte en outre une seconde portion coupante décalée de la première selon l'axe longitudinal, cette seconde portion coupante comportant une pluralité de secondes dents hélicoïdales présentant un second sens d'hélice opposé au premier, et également conçues pour travailler dans le sens de rotation donné de l'outil. Ainsi, l'une des particularité de la présente invention est que l'outil coupant, prenant de préférence la forme d'une fraise, dispose de deux portions coupantes distinctes, ce qui permet globalement de réduire le nombre de changement d'outils durant la mise en oeuvre d'un procédé d'usinage nécessitant la réalisation d'une multitude d'étapes d'usinage successives sur une même pièce à usiner. Il est noté que le fait de désirer travailler avec une direction d'évacuation des copeaux particulière impose un sens d'hélice pour les dents hélicoïdales de l'outil, auquel l'outil selon l'invention peut alors avantageusement facilement s'adapter. En effet, dans le cas où pour un sens de rotation donné de l'outil, le nouveau sens d'hélice est le même qu'à l'étape d'usinage précédente, on continue alors naturellement à travailler avec la portion coupante de l'outil qui vient d'être utilisée, tandis que dans le cas inverse où le nouveau sens d'hélice imposé est opposé à celui mis en oeuvre à l'étape d'usinage antérieure, il suffit alors d'employer l'autre portion coupante de l'outil pour s'assurer de travailler avec une direction d'évacuation des copeaux adaptée à l'étape d'usinage en question.

Cette spécificité permet donc de limiter considérablement les changements d'outils durant un procédé d'usinage d'une même pièce intégrant une multitude d'étapes d'usinage, cela se traduisant directement par des gains sensibles en termes de temps et de coûts de production.

Pa ailleurs, l'opérateur peut alors conserver l'outil en place sans avoir à réaliser d'interventions manuelles pour éviter la formation d'amas de copeaux susceptibles d'altérer le bon déroulement de l'usinage, de sorte qu'il ne s'expose ainsi plus aux forts risques de blessures rencontrés dans l'art antérieur. En:_in, comme cela sera exposé ci-dessous, étant donné que les deux portions coupantes de l'outil selon l'invention sont conçues pour travailler dans un même sens de rotation de l'outil, il est alors possible d'effectuer simultanément deux étapes d'usinage sur une même pièce, respectivement à l'aide de la première et de la seconde portion coupante. De préférence, le sens de rotation donné de l'outil associé aux premières et secondes dents est le sens horaire en coupe transversale vue d'un manchon de l'outil vers les première et seconde portions coupantes, ce sens étant également dénommé coupe à droite . Naturellement, sans sortir du cadre de l'invention, ce sens donné pourrait alternativement être le sens a.nti-horaire en coupe transversale vue du manchon vers les première et seconde portions coupantes, ce sens étant quant à lui également dit coupe à gauche .

De préférence, le premier sens d'hélice est à droite, et =_e second sens d'hélice est à gauche. En d'autres termes, le premier sens d'hélice est tel que dans deux coupes transversales successives de la première portion coupante, en allant du manchon vers l'extrémité de coupe de l'outil, les premières dents sont déplacées dans le sens horaire, tandis que le second sens d'hélice est tel que dans deux coupes transversales successives de la seconde portion coupante, en allant du manchon vers l'extrémité de coupe de l'outil, les secondes dents sont déplacées dans le sens asti-horaire. Toujours de manière préférentielle, la première portion coupante est espacée de la seconde portion coupante selon l'axe longitudinal par une portion intermédiaire cylindrique de l'outil, ce qui facilite sa réalisation. Pa:: ailleurs, on prévoit de préférence que la première portion coupante est plus rapprochée d'un manchon de l'outil que ne l'est la seconde portion coupante. Néanmoins, la disposition contraire est également envisagée, sans sortir du cadre de l'invention. Enfin, l'outil de coupe selon l'invention est préférentiellement un outil de fraisage, à savoir une fraise destinée à permettre des opérations de fraisage durant lesquelles l'outil utilisé est animé d'un mouvement de coupe circulaire selon son propre axe longitudinal, et la pièce à usiner est animée d'un mouvement relatif d'avance quelconque par rapport à cet outil, tel que par exemple un mouvement sensiblement rectiligne ou circulaire.

Pa ailleurs, l'invention a également pour objet un procédé d'usinage d'une pièce à l'aide de l'outil de coupe rotatif tel que décrit ci-dessus et monté sur une machine d'usinage, le procédé comprenant une première étape d'usinage à l'aide de la première portion coupante de l'outil ainsi qu'une seconde étape d'usinage à l'aide de la seconde portion coupante de l'outil, ces première et seconde étapes d'usinage étant réalisées en conservant l'outil de coupe rotatif monté sur la machine d'usinage. Il est précisé que ces première et seconde étapes d'usinage sont indifféremment réalisées successivement en conservant l'outil de coupe rotatif monté sur la machine d'usinage, ou bien encore simultanément, cette dernière possibilité pouvant notamment s'appliquer lorsque la pièce à usiner dispose d'une section en forme de U et que l'extrémité de chacune des deux branches du U peut être usinée respectivement par la première et la seconde portion coupante. Comme mentionné ci-dessus, les première et seconde étapes d'usinage sont préférentiellement des étapes de fraisage. D'autres avantages et caractéristiques de 25 l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue de face 30 d'un outil de coupe rotatif selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure 2 représente une vue en coupe transversale prise selon la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 représente une vue en coupe transversale prise selon la ligne III-III de la figure 1 ; - les figures 4 et 5 schématisent deux étapes successives d'un procédé d'usinage selon un mode de réalisation préféré de la l'invention, mis en oeuvre à l'aide de l'outil montré sur les figures 1 à 3 ; et - la figure 6 schématise deux étapes simultanée d'un procédé d'usinage selon un autre mode de réalisation préféré de la l'invention, également mis en oeuvre à l'aide de l'outil montré sur les figures 1 à 3. En référence tout d'abord aux figures 1 à 3, on peut apercevoir un outil de fraisage 1 selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. Globalement, cet outil 1 présente, de haut en bas, un manchon 2 prévu pour le montage de cet outil sur une machine d'usinage appropriée (non représentée), une première portion coupante 4, une portion intermédiaire cylindrique 6, et enfin une seconde portion coupante 8. Naturellement, tous ces éléments sont agencés selon un axe longitudinal de l'outil, référencé 10 sur les figures, qui correspond également à un axe de ro-:ation de cet outil. La première portion coupante 4 est équipée d'une pluralité de dents hélicoïdales coupantes 12, ces dernières disposant d'un premier sens d'hélice, dit hélice à droite. A titre indicatif, il est rappelé qu'une hélice à droite est telle que dans deux coupes transversales successives de la première portion coupante 4, en allant du manchon 2 vers l'extrémité de coupe de l'outil, les premières dents 12 sont déplacées dans le sens horaire. Ces premières dents 12 sont conçues pour travailler dans un sens de rotation donné de l'outil, qui correspond en coupe transversale telle que montrée sur la figure 2 au sens horaire, lorsque cette coupe est vue du manchon 2 vers cette première portion coupante 4. A titre indicatif, ce sens horaire est également dénommé coupe à droite , et est représenté schématiquement sur cette figure 2 par la flèche référencée 14. D'autre part, la seconde portion coupante 8 est équipée d'une pluralité de dents hélicoïdales coupantes 16, ces dernières disposant d'un second sens d'hélice opposé au premier, dit hélice à gauche. A titre indicatif, il est rappelé qu'une hélice à gauche est telle que dans deux coupes transversales successives de la seconde portion coupante 8, en allant du manchon 2 vers l'extrémité de coupe de l'outil, les secondes dents 16 sont déplacées dans le sens antihoraire. Ces secondes dents 16 sont par ailleurs conçues pour travailler dans le sens de rotation donné de l'outil, à savoir dans le sens dit coupe à droite. En référence à présent aux figures 4 et 5, il est respectivement schématisé différentes étapes d'un procédé d'usinage selon la présente invention, ce procédé étant mis en oeuvre à l'aide de l'outil 1 qui vient d'être présenté.

Sur la figure 4, on peut apercevoir une première étape d'usinage d'une pièce 20, cette première étape étant réalisée à l'aide de la première portion coupante 4, t'est-à-dire en mettant l'outil 1 en rotation dans le sens horaire 14, et en utilisant une hélice à droite.

Le choix de cette première portion 4 est motivé par le fait que la géométrie spécifique de la pièce à l'endroit de l'usinage est telle que l'évacuation des copeaux 22 doit préférablement s'effectuer vers le haut pour éviter que ces derniers n'entravent le bon déroulement de l'usinage, une telle direction d'évacuation étant naturellement permise par

cette première portion 4 comme le montre schématiquement la figure 4.

Par la suite, pour effectuer la seconde étape d'usinage montrée schématiquement sur la figure 5, l'outil est maintenu en position sur la machine d'usinage (non représentée), et ce même outil est mis en rotation dans le même sens que celui employé lors de la première étape schématisée sur la figure 4. En revanche, cette seconde étape est réalisée à l'aide de la seconde portion coupante 8, c'est-à-dire en utilisant une hélice à gauche.

Le choix de cette seconde portion 8 est motivé par le fait que la géométrie spécifique de la pièce à l'endroit de cet autre usinage est telle que l'évacuation des copeaux 22 doit préférablement s'effectuer vers le bas pour éviter que ces derniers n'entravent le bon déroulement de l'usinage, une telle direction d'évacuation étant naturellement permise par cette seconde oortion 8 comme le montre schématiquement la figure 5. Naturellement, il est indiqué que ces étapes successives sont préférentiellement réalisées en mode avalant plutôt qu'en mode opposition , ce premier mode bien connu de l'homme du métier étant en effet préféré du fait de la qualité d'usinage qu'il permet de procurer. A titre indicatif, ces modes sont définis d'une part en fonction du sens de rotation de l'outil, lui-même dicté exclusivement par l'orientation des dents hélicoïdales coupantes équipant cet outil, et d'autre part en fonction du sens de la vitesse d'avance relative entre cet outil coupant et la pièce à usiner. L'avantage résultant de la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être décrit consiste donc à ne pas à avoir à démonter l'outil 1 de la machine entre les deux étapes d'usinage successives, qui permettent une évacuation des copeaux respectivement dans deux directions opposées.

En référence à présent à la figure 6, il est schématisé différentes étapes d'un procédé d'usinage selon la présente invention, ce procédé étant mis en oeuvre I l'aide de l'outil 1 qui vient d'être présenté. Ce procédé diffère de celui exposé ci-dessus principalement en ce que les deux étapes d'usinage sont mises en oeuvre simultanément, respectivement avec la première portion 4 et la seconde portion coupante 8. En effet, dans le cas illustratif mais non limitatif où la pièce 20 dispose d'une section ou d'une demi-section en forme de U, et que l'extrémité de chacune des deux branches de ce U doit être usinée, on peut alors employer simultanément les deux portions coupantes 4, 8 de l'outil prévues pour tourner dans le même sens de rotation 14. A titre indicatif et comme montré sur la figure 6, la pièce 20 peut par exemple correspondre à une bride étagée pour moteur d'aéronef, disposant ainsi en demi-section d'une forme de U dont les deux branches 20a, 20b correspondent respectivement à des ailettes supérieure et =_nférieure.

La première étape est donc réalisée à l'aide de la première portion coupante 4, c'est-à-dire en mettant l'outil 1 en rotation dans le sens horaire 14 et en utilisant une hélice à droite, dans le but d'usiner la branche supérieure 20a du U. Ici encore, le choix de cette première portion 4 est motivé par le fait que la géométrie spécifique de la pièce à l'endroit de l'usinage est telle que l'évacuation des copeaux 22 doit préférablement s'effectuer vers le haut pour éviter que ces derniers n'entravent le bon déroulement de l'usinage en venant s'amasser entre les deux ailettes de la bride, une telle direction d'évacuation étant naturellement permise par cette première portion 4 comme le montre schématiquement la figure 6.

Simultanément, la seconde étape d'usinage est réalisée à l'aide de la seconde portion coupante 8, c'est-à-dire en utilisant une hélice à gauche, de manière à usiner la branche inférieure 20b du U. Le choix de cette seconde portion 8 est motivé par le fait que la gécmétr=_e spécifique de la pièce à l'endroit de cet autre usinage est telle que l'évacuation des copeaux 22 doit préférablement s'effectuer vers le bas pour éviter que ces derniers n'entravent le bon déroulement de l'usinage en venant s'amasser entre les deux ailettes de la bride, une telle direction d'évacuation étant naturellement permise par cette seconde portion 8 comme le montre schématiquement la figure 6. Naturellement, il est indiqué que ces étapes simultanée sont également préférentiellement réalisées en mode avalant plutôt qu'en mode opposition . L'avantage résultant de la mise en œuvre du procédé qui vient d'être décrit consiste donc à réaliser cieux étapes d'usinage simultanément, ce qui se traduit bien entendu par un gain de temps dans le cycle d'usinage de la pièce concernée. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.

Claims

REVENDICATIONS

1. Outil de coupe rotatif (1) s'étendant selon un axe longitudinal (10) et comprenant une première portion coupante (4) comportant une pluralité de premières dents hélicoïdales (12) présentant un premier sens d'hélice et conçues pour travailler dans un sens de rotation donné (14) de l'outil, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une seconde po=rtion coupante (8) décalée de la première selon l'axe longitudinal (10), ladite seconde portion coupante (8) comportant une pluralité de secondes dents hélicoïdales (16) présentant un second sens d'hélice opposé au premier, et également conçues pour travailler dans ledit sens de rotation donné (14) de l'outil.

2. Outil de coupe (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit sens de rotation donné (14) de l'outil associé aux premières et secondes dents (12, 16) est le sens horaire en coupe transversale vue d'un manchon (2) de l'outil vers lesdites première et seconde portions coupantes (4, 8).

3. Outil de coupe (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit premier sens d'hélice est à droite, et en ce que ledit second sens d'hélice est à gauche.

4. Outil de coupe (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite première portion coupante (4) estespacée de la seconde portion coupante (8) selon l'axe longitudinal (10) par une portion intermédiaire cylindrique (6: de l'outil.

5. Outil de coupe (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite première portion coupante (4) est plus rapprochée d'un manchon (2) de l'outil que ne l'est ladite seconde portion coupante (8).

6. Outil de coupe (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est: un outil de fraisage.

7. Procédé d'usinage d'une pièce (20) à l'aide de l'outil de coupe rotatif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes monté sur une machine d'usinage, le procédé comprenant une première étape d'usinage à l'aide de ladite première portion coupante (4) de l'outil ainsi qu'une seconde étape d'usinage à l'aide de ladite seconde portion coupante (8) de l'outil, ces premiere et seconde étapes d'usinage étant: réalisées en conservant ledit outil de coupe rotatif (1) monté sur la machine d'usinage.

8. Procédé d'usinage selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites première et seconde étapes d'usinage sont réalisées successivement en conservant ledit outil de coupe rotatif (1) monté sur la machine d'usinage.

9. Procédé d'usinage selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites première et seconde étapes d'usinage sont réalisées simultanément.

10. Procédé d'usinage selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que lesdites première et seconde étapes d'usinage sont des étapes de fraisage.