FR3066939A1 - Butee micrometrique pourvue d'un anneau de protection de la surface a usiner - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un Anneau de protection de la surface d'un panneau à percer, aléser, fraiser, l'anneau étant destiné à être disposé concentriquement à l'extrémité inférieure d'une cage micrométrique de réglage de profondeur de perçage, alésage, fraisure, l'anneau (11) comprenant au moins une protubérance interne radiale rigide (13) venant de matière depuis sa paroi latérale interne jusqu'à proximité du centre de l'anneau apte à former un obstacle pour les copeaux formés lors du perçage, de l'alésage ou de la fraisure de la surface.

Description

BUTEE MICROMETRIQUE POURVUE D'UN ANNEAU DE PROTECTION DE LA SURFACE A USINER

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

L'invention concerne le domaine des butées micrométriques de réglage de la profondeur d'un outil de coupe.

Une butée micrométrique est un dispositif qui tient de manière précise un outil coupant tel qu'une fraise ou un outil combiné alésoir-fraisureur et qui permet d’en régler la hauteur de sortie le long d'un axe principal, et donc d’assurer la profondeur exacte de la fraisure à réaliser.

Une butée de ce type est à monter sur une machine à moteur rotatif, telle qu'une perceuse afin que le moteur de la machine entraîne à rotation l'outil de coupe dont la profondeur d'usinage aura préalablement été réglée par le biais de la butée.

Une butée micrométrique 1 telle que représentée sur la figure 7, comprend ainsi principalement :

un axe 2 entraîné par le moteur de la perceuse, un logement d'accueil 3 d'une extrémité de l'outil coupant (non représenté), solidaire en rotation de l'axe, des moyens de réglage micrométrique 4 de la position du logement de l'outil, et donc de l'outil, le long de l'axe, et à son extrémité inférieure, une embase cylindrique de stabilisation de l'ensemble 6, dont le bord inférieur est à poser sur la surface à usiner et dont la cavité interne loge l'outil de coupe lorsque monté, à une position fixant la profondeur de coupe. Différents types d'embases de ce type sont représentées sur la figure 8.

Cette profondeur de coupe est importante car elle conditionne l'empreinte à former sur la surface à usiner, empreinte dans laquelle vient généralement se loger une fixation (par exemple un rivet) de la surface à une autre, empreinte formant ainsi une face d'appui pour la fixation.

Dans le domaine aéronautique, de telles butées micrométriques sont utilisées pour réaliser sur les différents panneaux constitutifs du carénage de l'avion, avec le maximum de précision possible, les perçages et empreintes accueillant les rivets de fixation de panneaux adjacents.

On réalise en moyenne des centaines de milliers voire un million d'alésage, de fraisage, de perçage de ce type pour un seul avion.

Cependant, dans le processus d'assemblage du carénage, la réalisation de ces empreintes intervient généralement sur des panneaux après peinture et il est assez fréquent que les copeaux créés lors de l'usinage viennent à se retrouver piégés dans l'embase de la butée micrométrique sur la surface à usiner, à tourner avec la fraise ou l’outil et, bien que fins, à rester coupant et venir rayer la surface déjà peinte, autour de la fraisure réalisée.

Cela oblige alors à enlever complètement une zone de peinture par métallisation et à repeindre ensuite cette zone, pour chacun des centaines de milliers de trous réalisés.

ETAT DE LA TECHNIQUE ET SES INCONVENIENTS

Pour pallier cet inconvénient, le brevet européen EP 1 963 041 préconise de former un orifice dans la paroi inférieure de l'embase et d'y insérer une lamelle plastique rapportée qui vient toucher l'outil de coupe par son extrémité. L'outil de coupe qui présente deux diamètres, est par son extrémité fine en début d'usinage, en affleurement avec la lamelle plastique, et vient en usiner complètement une extrémité avec son tronçon plus large en fin d'usinage. La lamelle est alors à ce point écourtée que sa nouvelle extrémité est disposée radialement à distance de l'extrémité fine de l'outil coupant.

Lors de la réalisation d'un prochain usinage, avec cette même lamelle, son action de brisure des copeaux sera amoindrie voire anéantie en début d'usinage où subsistera un espace important entre l'extrémité courte de cette lamelle et l'outil de coupe, dans lequel pourront se loger sans gêne les copeaux formés par cette amorce d'usinage, qui peuvent toujours rayer la surface.

Ce système n'est donc opérant que sur les derniers instants de l'usinage où on réalise l'empreinte de la tête du rivet, mais est inopérant avant lors de l'usinage de l'empreinte du corps du rivet.

En outre, les copeaux produits dans ce domaine de l'aéronautique, comme dans tant d'autres, sont bien souvent métalliques (aluminium titane ou autre alliage) et bien plus résistants qu’un plastique quelle qu’en soit sa nature.

Ainsi, compte tenu de la vitesse de rotation de l’outil et donc des copeaux formés, il est fort probable que si un copeau est difficile à évacuer de l'embase et à fractionner par la lamelle, celui ci dégradera voire brisera cette protubérance en plastique qui sera détruite et n'assurera plus sa fonction de brise copeaux.

D'autre part, le mode de fixation de la lamelle plastique à travers un orifice pratiqué dans la partie inférieure de la paroi de l'embase, nécessite que cette partie d'embase présente une largeur de base pleine et conséquente et qui empêche 1'utilisation de cette lamelle avec des embases dont la partie inférieure serait fine, ou filetée.

OBJET DE L'INVENTION

L'invention a pour objectif de proposer une solution au problème des rayures induites par la présence de l'embase d'une butée micrométrique à proximité de la surface à usiner, qui soit opérante et robuste tout au long de l'usinage et puisse s'adapter à différentes formes d'embase de butée micrométrique.

A cet effet, l'invention concerne un anneau de protection de la surface d'un panneau à percer, aléser, fraiser, l'anneau étant destiné à être disposé concentriquement à l'extrémité inférieure d'une embase d'une butée micrométrique de réglage de profondeur de perçage, alésage, fraisure, l'anneau comprenant au moins une protubérance interne radiale rigide venant de matière depuis sa paroi latérale interne jusqu'à proximité du centre de l'anneau apte à former un obstacle pour les copeaux formés lors du perçage, de l'alésage ou de la fraisure de la surface.

L'invention peut par ailleurs présenter l'une et/ ou l'autre des caractéristiques suivantes :

l'anneau comprend deux protubérances diamétralement opposées, la jonction entre une protubérance et la paroi interne de l'anneau est arrondie pour éviter toute amorce de rupture, l'extrémité libre de la protubérance présente un premier profil en forme de portion de cylindre dont le centre coïncide avec le centre de l'anneau, l'extrémité libre de la protubérance présente un deuxième profil en forme de portion de cylindre ou de portion de cône dont le centre coïncide avec le centre de l'anneau, et superposé au premier profil. Idéalement, lorsque le deuxième profil est une portion de cylindre, celle ci présente un rayon plus large que celle du premier profil, l'anneau comprend un corps principal annulaire présentant une épaisseur e, chaque protubérance présentant sensiblement la même épaisseur « e » que le corps principal, l'anneau comprenant un corps secondaire de fixation à une cage micrométrique, concentrique du corps principal et comprenant des moyens de fixation à la cage, les moyens de fixation à la cage micrométrique comprennent un filetage interne ou externe formé sur la paroi interne ou externe du corps secondaire.

L'invention concerne également une butée micrométrique de réglage de la profondeur de perçage, alésage ou fraisure à réaliser par un outil, comprenant une embase de translation de l'outil, logeant cet outil, l'embase définissant un bord inférieur d'extrémité, duquel vient dépasser l'outil de coupe sur une distance fonction de la profondeur choisie. Selon l'invention, le bord inférieur de l'embase porte l'anneau de protection tel que défini ci-dessus.

De préférence, l'embase et l'anneau sont formés de deux pièces indépendantes assemblables l'une à l'autre, l'anneau formant un embout rapporté pour l'embase.

Selon une autre variante intéressante au contraire, l'embase et l'anneau forment une seule et même pièce venue de matière.

De manière préférée, le matériau constitutif de la protubérance est plus tendre que le matériau constitutif de l'outil de coupe. Le matériau constitutif de l'anneau et des protubérances est de préférence choisi parmi les aciers, avec une dureté comprise entre celle du panneau à usiner, qui est généralement un alliage d'aluminium au cuivre (série 2XXX), au zinc (série 7XXX), ou au titane, et celle de l'outil de coupe qui est généralement un acier rapide d'une dureté généralement comprise entre 60 et 68 HRC, voir plus pour les outils de coupe au carbure de tungsten.

Selon une caractéristique intéressante, la protubérance de l'anneau est disposée concentriquement en affleurement de l'extrémité inférieure de l'outil de coupe lors de sa translation le long de l'axe.

Idéalement, l'outil de coupe présente une extrémité inférieure fine d'amorce d'usinage s'étendant dans le prolongement d'un tronçon d'usinage, via un tronçon tronconique intermédiaire, la protubérance présentant une hauteur suffisante pour s'étendre à la fois sur une partie du tronçon tronconique intermédiaire la plus proche de l'extrémité fine.

L'invention concerne également un appareil à percer, aléser, fraiser, comprenant une machine munie d'un moteur rotatif tel qu'une perceuse, d'une butée micrométrique telle que mentionnée ci-dessus, d'un outil de coupe logé dans l'embase de la butée et animé d'un mouvement rotatif par le moteur rotatif de la machine.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux figures annexées.

DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES

L'invention telle que représentée sur la figure 1, a pour objet principal un anneau 11 dont la fonction est de favoriser le fractionnement des copeaux formés lors de l'usinage d'une pièce avec une butée micrométrique afin que ces copeaux puissent s'évacuer de l'embase de la butée sans séjourner en son intérieur et rayer la surface à usiner.

A cet effet, l'anneau 11 comprend un corps principal annulaire 12, idéalement à section rectangulaire ou carrée, présentant une épaisseur « e » et deux protubérances 13 diamétralement opposées prolongeant le corps principal par sa paroi interne, sur toute son épaisseur, en direction de son centre.

La forme des protubérances est un compromis entre résistance et non obstruction puisqu'il faut bien évidemment que le copeau une fois fractionné puisse remonter. C'est ce qui en a défini la largeur. Elles ont un aspect rayonné qui évite les amorces de rupture et qui est moins agressif.

Les deux protubérances 13 visibles de dessus sur les figures 3b et 3c par exemple, présentent chacune une extrémité définissant une paroi de cylindre 14 destinée, conformément à la figure 2a, à être tangente à une extrémité fine 16 de l'outil de coupe 17 en début d'usinage, alors que l'outil commence la formation du trou de faible diamètre 18 dans le panneau à usiner.

Les protubérances agissent alors pour fractionner les copeaux formés lors de cette première étape en formant un obstacle pour ces copeaux animés du mouvement rotatif de l'outil de coupe et qui viennent se briser sur les protubérances ou lamelles, et/ou en provoquant un écrasement des copeaux entre les protubérances et l'outil de coupe tournant, qui provoquera leur fractionnement.

Lors de la poursuite de la progression de l'outil de coupe dans le panneau, telle que représentée sur les figures 2b et 2c, un tronçon de diamètre plus important 19 de l'outil de coupe, rattaché à l'extrémité fine 16 via une portion tronconique 21 de relativement faible hauteur, par exemple 1 / 3 de celle de la hauteur d'une protubérance 13, (par exemple 1 mm), usine les extrémités des protubérances 13. Cet usinage forme une deuxième paroi de cylindre plus large 22, une portion intermédiaire tronconique 23 qui vient à être tangente de la portion tronconique de l'outil 17 et écourte en hauteur la portion de paroi de cylindre 14 formée par l'extrémité fine 16.

Sur la figure 2c, suite à la progression de l'outil de coupe 17, la portion de paroi de cylindre 14 ne représente plus qu'un cercle 24.

La portion d'extrémité 14 ou 24 de la protubérance 13 continue à agir pour fractionner les copeaux formés durant l'usinage en restant en affleurement de l'outil de coupe 17.

La dernière étape d'usinage illustrée sur la figure 2d consiste à former un chanfrein circulaire à la surface du panneau 26 par la portion basse de la partie tronconique 21 de l'outil de coupe 17 et chaque protubérance 13 voit alors son extrémité fine 24 usinée partiellement par la portion tronconique de l'outil de coupe de façon à laisser subsister une portion tronconique interne 27 de plus petit diamètre que la portion de cylindre 22 formée par le tronçon large 19 de l'outil 17.

Cette portion tronconique interne 27 agit à l'image des portions précédemment formées à l'extrémité de la protubérance 13, pour fractionner les copeaux.

Le trou est maintenant usiné sans que la surface du panneau ne soit rayée.

Pour usiner un deuxième trou identique, et d'autres trous identiques, il est possible de conserver à chaque fois le même anneau de protection qui a servi pour le premier trou dont la portion tronconique 27 agira comme brise-copeau dès le début puisque disposée à proximité immédiate de l'extrémité fine de l'outil 16. Par rapport à la situation existant avec des protubérances neuves (figure 2a) l'écart existant avec l'extrémité fine de l'outil est augmenté de moins de 20% avec des protubérances ayant servi une fois (figure 2d, portion 27).

Grâce aux protubérances, les copeaux sont fractionnés et ne sont plus entraînés par l'outil de coupe en rotation, et les rayures circulaires sur le panneau lors de l’alésage et du fraisurage de l’emplacement du rivet de fixation sont évitées.

La figure 3 représente un premier mode de réalisation de l'anneau de protection selon l'invention en une seule pièce avec une embase de butée micrométrique. Cette embase de butée micrométrique pourra être du type a, b ou d de la figure 8. Dans ce cas, l'anneau de protection selon l'invention forme l'extrémité inférieure de l'embase de la butée 28 et s'étend dans le prolongement de la paroi latérale de cette embase 28 en étant formé d'une seule pièce avec celle-ci.

Une fois que l’opérateur est venu usiner les protubérances de l'embase qui en est pourvu, à la côte de la fraisure qu’il doit réaliser sur le panneau considéré, l'anneau de protection qui forme une partie intégrante de l'embase de la butée, est indémontable et tout au long de Γ utilisation de l’outil les fraisures seront réalisées sans rayures parasites.

L'embase à protubérances intégrées se monte en lieu et place d'une embase de butée classique car elle peut être définie avec des hauteur, largeur, filetage, géométrie des ouvertures correspondant à celles des embases de butée existantes.

Ce concept est donc déclinable à l’ensemble des modèles de chaque fabriquant de butée micrométrique.

Lorsque l'anneau selon l'invention prolonge la butée de la figure 8c, dite à embase déportée, et dont le bord inférieur forme de face une forme de C, l'anneau selon l'invention pourra présenter la même forme que ce bord inférieur et ne comporter qu'une protubérance centrale.

Les réalisations des figures 4, 5 et 6 représentent un mode de réalisation selon lequel au contraire, l'anneau de protection selon l'invention est une pièce indépendante de l'embase de la butée micrométrique, et est constitué d'un embout rapporté doté de moyens de fixation au bord inférieur de l'embase.

L'embout de protection 31 des figures 4b et 5b présente un filetage externe susceptible de coopérer avec un filetage interne correspondant réalisé sur la paroi interne de l'embase d'une butée.

L'embout de protection 32 de la figure 6b présente un filetage interne susceptible de coopérer avec un filetage externe correspondant réalisé sur la paroi externe de l'embase d'une butée.

Dans les deux cas, les protubérances sont portées par un corps principal 33 de 5 l'anneau et le filetage par un corps secondaire 34, formant une seule et même pièce (l'embout).

Claims (15)

1. REVENDICATIONS

   1. Anneau de protection de la surface d'un panneau à percer, aléser, fraiser, l'anneau étant destiné à être disposé concentriquement à l'extrémité inférieure d'une embase de butée micrométrique de réglage de profondeur de perçage, alésage, fraisure, l'anneau (11) comprenant au moins une protubérance interne radiale rigide (13) venant de matière depuis sa paroi latérale interne jusqu'à proximité du centre de l'anneau apte à former un obstacle pour les copeaux formés lors du perçage, de l'alésage ou de la fraisure de la surface.
2. 2. Anneau selon la revendication 1, comprenant deux protubérances diamétralement opposées (13).
3. 3. Anneau selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la jonction entre une protubérance et la paroi interne de l'anneau est arrondie.
4. 4. Anneau selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'extrémité libre de la protubérance présente un premier profil en forme de portion de cylindre (22) dont le centre coïncide avec le centre de l'anneau.
5. 5. Anneau selon la revendication précédente, dans lequel l'extrémité libre de la protubérance présente un deuxième profil en forme de portion de cylindre ou de portion de cône (27) dont le centre coïncide avec le centre de l'anneau, et superposé au premier profil.
6. 6. Anneau selon la revendication 1 ou 2 comprenant un corps principal annulaire présentant une épaisseur e, chaque protubérance (13) présentant sensiblement la même épaisseur « e » que le corps principal.
7. 7. Anneau selon la revendication précédente, comprenant un corps secondaire (34) de fixation à une cage micrométrique, concentrique du corps principal (33) et comprenant des moyens de fixation à la cage.
8. 8. Anneau selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de fixation à la cage micrométrique comprennent un filetage interne ou externe formé sur la paroi respectivement interne ou externe du corps secondaire (34) .
9. 9. Butée micrométrique de réglage de la profondeur de perçage, alésage ou fraisure à réaliser par un outil, comprenant une embase de translation de l'outil (28), logeant cet outil, l'embase définissant un bord inférieur d'extrémité, duquel vient dépasser l'outil de coupe sur une distance fonction de la profondeur choisie, caractérisé en ce que le bord inférieur de l'embase porte l'anneau de protection (11) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
10. 10. Butée selon la revendication précédente, dans laquelle l'embase et l'anneau (11) sont formés de deux pièces indépendantes assemblables l'une à l'autre, l'anneau formant un embout rapporté (31) pour l'embase.
11. 11. Butée selon la revendication 9, dans laquelle l'embase (28) et l'anneau (31) forment une seule et même pièce venue de matière.
12. 12. Butée selon l'une des revendications 9 à 11, dans laquelle le matériau constitutif de la protubérance (11) est plus tendre que le matériau constitutif de l'outil de coupe.
13. 13. Butée selon la revendication précédente, dans laquelle la protubérance (13) de l'anneau (11) est disposée concentriquement en affleurement de l'extrémité inférieure de l'outil de coupe lors de sa translation le long de l'axe.
14. 14. Butée selon l'une des revendications 9 à 13, dans laquelle l'outil de coupe présente une extrémité inférieure fine (16) d'amorce d'usinage s'étendant dans le prolongement d'un tronçon d'usinage (19), via un tronçon tronconique intermédiaire, la protubérance (13) présentant une hauteur lui permettant de s'étendre à la fois sur la hauteur du tronçon d'usinage de l'outil de coupe et au moins sur une partie du tronçon tronconique intermédiaire.
15. 15. Appareil à percer, aléser, fraiser, comprenant une machine munie d'un moteur rotatif tel qu'une perceuse, d'une butée micrométrique selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, d'un outil de coupe logé dans l'embase de la butée et animé d'un mouvement rotatif par le moteur rotatif de la machine.