FR2974525A1

FR2974525A1 - Procede d usinage en une seule operation de toutes les faces longitudinales d'un profile courbe

Info

Publication number: FR2974525A1
Application number: FR1101299A
Authority: FR
Inventors: Stephane Jean Charles Cocher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2012-11-02
Anticipated expiration: 2031-04-26
Also published as: FR2974525B1

Abstract

Le dispositif objet de l'invention concerne un dispositif de serrage et de positionnement spatial d'un profilé courbe (1) afin de pouvoir réaliser l'usinage sur les faces longitudinales de ce profilé (1) en utilisant un outillage courant et une simple machine 3 ou 4 axes. Le dispositif est constitué de 2 étaux oscillants (2) et (3) montés chacun dans un diviseur (4) et (10) indexable en rotation

Description

1 Le dispositif objet de l'invention concerne l'usinage des 4 faces et plus généralement de toutes les faces longitudinales d'un profilé courbe en alliages légers, aluminium ou matériaux durs, titane ou plus généralement tous matériaux métalliques, plastiques ou composites: pièces que l'on trouve en particulier couramment dans les ossatures d'avion. Ces pièces ont des longueurs variables de quelques dizaines de centimètres à quelques mètres et sont cintrées dans le sens de la longueur et peuvent présenter des rayons de courbure fixes ou variables. Pour réaliser de telles opérations par les moyens connus actuellement, il faut pour chaque pièce un outillage de positionnement et de bridage sur un centre d'usinage de type centre d'usinage à portique. L'outil doit avoir son axe perpendiculaire à la surface à usiner de façon évolutive et continue le long de la pièce, ce qui nécessite des centres d'usinage de type 5 axes. L'usinage des 4 faces ou de toutes les faces disposées dans le sens longitudinal nécessite une opération de retournement manuel de la pièce avec un repositionnement précis. Ce type de machine à portique, et l'outillage de positionnement associé demandent un investissement coûteux. Pour réaliser certaines opérations sur ces profils telles que le détourage sur l'aile ou la semelle par les moyens connus actuellement, il est possible d'utiliser l'équipement préconisé par notre brevet Michel Pioch FR 2799673 (Al) qui permet d'usiner successivement tous types de pièces cintrées de courbure donnée et de toute longueur sur une fraiseuse ou centre d'usinage à commande numérique 3 axes ou 4 axes sans aucun outillage spécifique à chaque pièce, le programme d'usinage à commande numérique permet de passer d'une pièce à une autre sans réglage ni manipulation d'outillage. La pièce est usinée par portions successives ou partitions. L'équipement objet de notre invention permet d'usiner toutes les faces parallèles à la longueur de profilés de tous les types de pièces cintrées de différentes courbures et de toute longueur sur une fraiseuse ou centre d'usinage à commande numérique ayant 3 axes sans aucun outillage spécifique à chaque pièce.

Le dispositif objet de l'invention comprend : ^ 2 zones de serrage du profilé (1) entre lesquelles s'effectue l'usinage. ^ Chaque zone de serrage comprend un étau oscillant (2) ou (3) dont les mors mobiles (14) et (16) serrent le profil (1) sur l'âme (15) ou l'aile de référence (13) contenue dans un plan ou sur une partie rigide. Lors de ce serrage le profilé (1) est positionné par un plan de référence (P) d'un mors fixe (12) et d'une génératrice. Cette génératrice peut être matérialisée par 2 plots (5) rapportés ou usinés. Il est aussi possible de prévoir des formes complémentaires totales ou partielles à celles du profilé permettant de positionner ce profilé. Chaque étau oscillant est constitué par un caisson tubulaire rigide à l'intérieur duquel se logent les mors (12), (14) et (16), de section carrée ou rectangulaire pouvant osciller dans les diviseurs (4) et (10) autour d'un axe (6) ou (7) perpendiculaire au plan de référence (P). Les axes (6) et (7) peuvent être à l'intérieur des diviseurs (4) et (10) ou déportés à l'avant de chaque diviseur vers la zone d'usinage afin de limiter la taille de ceux-ci. ^ les 2 étaux oscillants (2) et (3) sont motorisés en rotation autour des axes (6) et (7) par des moteurs d'encombrement réduit de type moteur couple (24) pour l'étau (2) et (25) pour l'étau (3) afin d'orienter le profilé à la bonne position angulaire durant les cycles d'avance du profilé et de maintenir ce profilé (1) en position durant l'usinage. La position angulaire correcte des étaux oscillants (2) et (3) peut être calculée par un programme dans la commande numérique en fonction de la géométrie du profilé (1) et de la position du diviseur mobile (10). Durant l'usinage, la commande numérique maintient immobiles les moteurs des axes (6) et (7) des étaux oscillants (2) et (3) à la position angulaire calculée. Si le couple de maintien nécessaire est trop important pour pouvoir être assuré par les moteurs, il pourra être secondé pendant l'usinage par l'utilisation de freins à énergie pneumatique ou électrique (23) pour l'étau (2) et (21) pour l'étau (3) de faible encombrement placés entre le caisson de l'étau et le diviseur. 3 ^ Chaque étau oscillant (2) et (3) est monté dans un diviseur (4) ou (10) indexable en rotation suivant un angle désiré pour assurer la position du profilé en vue de l'usinage. L'angle désiré correspond à l'angle qui permet de tenir le profilé en position tout en respectant son rayon de courbure. Ces diviseurs font l'objet de notre brevet Michel Pioch FR 2792864(A1). ^ le diviseur (10) peut se translater dans la direction du plan de serrage du profilé (P) et est commandé numériquement par la commande numérique du centre d'usinage. ^ un cycle qui enchaîne en fin d'usinage de la partie du profilé comprise entre les 2 diviseurs les séquences suivantes : - desserrage des mors de l'étau oscillant (2) du diviseur fixe (4) - avance du diviseur mobile (10) avec maintien du profilé en position dans l'étau (3) ce qui entraîne l'avance du profilé (1), avec suivi en position angulaire des mors oscillants (2) et (3) par les moteurs (24) et (25) - serrage des mors de l'étau oscillant (2) puis ouverture des mors (3) de l'étau du diviseur mobile(10) - recul du diviseur mobile (10) avec suivi en position angulaire des mors oscillants (2) et (3) par les moteurs (24) et (25) puis fermeture des mors (3) permet la progression pas à pas du profilé (1) à usiner dans la zone d'usinage et ainsi l'usinage successif de chaque portion tout au long de la longueur du profilé. ^ l'ensemble ainsi constitué de 2 diviseurs (4) fixe et (10) mobile équipés chacun de leur étau oscillant (2) et (3) est placé sur la table d'un centre d'usinage de fraisage à commande numérique de telle sorte que l'axe de la broche de fraisage (11) se déplace dans les 3 axes de l'espace en balayant la zone de profilé à usiner, l'axe de la broche restant parallèle au plan de serrage de l'âme (15) du profilé (1) quand les 2 diviseurs sont à la position angulaire 0° : position de référence de départ correspondant au plan P vertical. ^ les opérations de détourage et de surfaçage sont possibles en présentant la surface à usiner soit parallèle à l'axe de la fraise soit perpendiculaire à cet axe suivant l'outil utilisé, au besoin après avoir fait tourner le profilé (1) à l'aide d'une rotation simultanée des 2 diviseurs autour de l'axe (18). ^ un traitement informatique permet, à partir des données numériques d'usinage et de la courbe d'appui, données facilement extraites des outils de conception assistée par ordinateur, de créer les ordres d'avance pas à pas successifs et les parcours outil dans chaque zone de positionnement du profilé y compris la rotation de la pièce obtenue par la rotation des 2 diviseurs pour un détourage perpendiculaire à l'aile ou semelle du profilé lorsque celle-ci n'est pas perpendiculaire à l'axe. ^ souvent les extrémités des profilés cintrés sont droites car ces extrémités rectilignes sont nécessaires pour permettre les opérations de cintrage. Ces extrémités doivent ensuite être supprimées. Après que l'opérateur ait mis en place le profilé manuellement entre les 2 diviseurs, il est possible que la broche d'usinage (11) doive faire une coupe d'affranchissement. Dans ces conditions, le maintien en position angulaire du profilé dans le diviseur (10) et de la chute dans le diviseur (4) peut être assuré par les moteurs (24) ou (25) ou par des freins (23) ou (21). Après la coupe d'affranchissement du profilé qui revient à supprimer la chute, le diviseur mobile (10) peut se translater vers le diviseur fixe (4), les mors de l'étau (2) étant ouverts. Les mors du diviseur mobile (10) maintiennent le profilé (1) serré, il y a combinaison du mouvement de rotation des moteurs (24) et (25) de l'axe (6) et de l'axe (7) avec la translation du diviseur mobile (10) pour que le début de la barre (1) pousse bien la chute dans le diviseur fixe (4) et que le profilé (1) s'ajuste dans les mors de l'étau (2). Ces séquences sont représentées sur la figure 6.

Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente un exemple de profilé cintré usiné par le procédé. Le profilé est bridé dans les mors des étaux (2) et (3) des diviseurs (4) et (10). La figure 2 représente la décomposition du cycle d'avance d'un pas du profilé.

La figure 3 représente le profilé serré par les étaux oscillants pendant une phase de déplacement du profilé. La figure 4 représente une coupe de l'étau oscillant (2) et les mors de serrage avec le moteur couple (24) et le frein (23). 5 La figure 5 représente l'usinage de la barre sur la partition délimitée entre les 2 diviseurs (4) et (10). La broche peut osciller autour d'un axe parallèle aux axes (6) et (7) des étaux oscillants (2) et (3) La figure 6 représente 3 étapes de l'usinage d'un début de profil cintré

En référence à ces dessins le dispositif comporte: un profilé courbe (1) à usiner dont l'âme se situe dans un plan fixe de référence (P), la semelle ou l'aile à usiner du profil en Té ou L peut varier angulairement de façon évolutive par rapport au plan (P) de l'âme. Les autres surfaces à usiner seront référencées angulairement par rapport à ce plan (P). - Un étau (2) lié au diviseur (4) d'axe (18) parallèle au profilé. L'étau (2) est oscillant autour d'un axe (6) perpendiculaire à la direction du profilé. - Un étau (3) lié au diviseur (10) de même axe (18) que le diviseur (4). Cet étau (3) est oscillant autour d'un axe (7) perpendiculaire à la direction de la pièce. Cet ensemble diviseur (10) et étau (3) est porté par un chariot (8) qui se déplace dans la direction V de l'axe (18) du diviseur (10). - Un moteur couple (24) ou (25) monté sur chaque axe (6) 30 ou (7) des étaux (2) et (3) permet d'orienter l'inclinaison de ces étaux. - Un frein (23) ou (21) commandé par un vérin plat permet de maintenir l'étau en position d'usinage. - L'étau (2) comporte 2 surfaces de référence SRI et SR2 35 qui positionnent un mors fixe (12) sur lequel s'appuie un plan de référence (P) du profilé (1). Ce mors fixe comporte une référence d'appui (5) sur laquelle d'appuie un bord ou une surface de référence du profilé (1). Cette référence d'appui (5) représentée par 2 doigts 40 peut être 2 surfaces planes étroites ou autres. 6 un mors mobile (14) poussé par un ou plusieurs vérin plat (20) et un mors mobile (16) poussé par un vérin plat (22) brident la pièce dans chacun des étaux (2) et (3) contre un mors fixe (12) positionné par les surfaces de références SR1 et SR2. une fraise standard dans la broche (11) en position de détourage de l'aile réalise un usinage perpendiculaire à la surface par rotation combinée des 2 diviseurs qui indexe par commande numérique la pièce à l'outil dans une position déterminée ou évolutive. Le dispositif ainsi décrit associé à un centre d'usinage à commande numérique à broche verticale ou horizontale permet l'usinage ou le surfaçage automatique et flexible d'une grande variété de profilés cintrés, de longueur quelconque, en petite ou grande série sans aucun outillage de bridage spécifique à concevoir ou gérer, seul le programme commande numérique est spécifique à chaque pièce.

La broche d'usinage (11) peut aussi pivoter autour d'un axe parallèle aux axes (6) ou (7) afin de pouvoir optimiser les durées d'usinage en maintenant l'outil d'usinage de la broche d'usinage (11) perpendiculaire au profilé (1) dans le cas d'opération de détourage avec fraises cylindriques.25

Claims

REVENDICATIONS1 - Dispositif monté sur centre d'usinage, de détourage et de fraisage sur toutes les faces de profilés cintrés, profilés de toute matière métallique, plastique ou composites, de toutes sections dont l'âme ou l'une des ailes se trouve dans un même plan de référence, comporte: 2 diviseurs (4) fixe et (10) mobile indexables en rotation autour d'un axe (18) parallèle à l'axe de translation du diviseur mobile (10). un chariot (8) motorisé et asservi en translation dans une direction contenue dans le plan (P) de l'âme ou l'aile de référence, porte le diviseur (10). 1-5 un cycle d'avance pas à pas du profilé (1) permet d'usiner le profilé par zones d'avances successives une broche d'usinage (11) se déplaçant dans les 3 directions de l'espace X, Y, Z par rapport au profilé (1) à usiner 20 caractérisé par le fait que ces diviseurs (4) et (10) portent les axes (6) et (7) des étaux oscillants (2) et (3) formés de caissons rigides. Ces étaux peuvent s'orienter pour brider le profilé courbe (1) à l'aide de mors fixe (12) ou mobiles (14) et (16) poussés par vérins pneumatiques ou électriques. 25
2- Dispositif suivant la revendication (1) caractérisé par le fait que les axes (6) et (7) peuvent être placés à l'intérieur des diviseurs (4) et (10) ou déportés à l'avant de ceux-ci vers la zone d'usinage.
3- Dispositif suivant la revendication (1) et (2) caractérisé 30 par le fait que les 2 moteurs (24) ou (25) d'axe (6) et (7) pilotent par commande numérique l'orientation des étaux (2) et (3) en fonction de la courbure du profilé (1) et de la position du diviseur mobile (10).
4- Dispositif suivant les revendications (1) (2) et (3) 35 caractérisé par le fait que les 2 freins (23) ou (21) permettent d'augmenter le couple de maintien des moteurs (24) ou (25) lors de l'usinage. Ces freins à commande pneumatique ou électrique bloquent la position de chaque étau (2) ou (3) dans le diviseur respectif (4) ou (10). - Dispositif suivant la revendication (1) caractérisé par le fait que la broche d'usinage (11) peut osciller autour d'un axe parallèle aux axes (6) ou (7) des étaux oscillants (2) et(3).