FR3107460A1 - Procédé d’usinage amélioré de rainure pour pièces aéronautiques - Google Patents

Abstract

Procédé d’usinage amélioré de rainure pour pièces aéronautiques Procédé d’usinage de pièce aéronautique pour obtenir au moins une rainure s’étendant le long d’une direction longitudinale (X), et présentant une forme finale (F, F’) prédéterminée, le procédé comprenant la formation d’un poinçon sur la pièce et le perçage d’un orifice, l’ébauche de la rainure à partir de l’orifice formé à l’étape précédente, par l’intermédiaire d’un premier outil d’usinage, de manière à obtenir une surépaisseur comprise entre 0,03 et 0,5 mm, la surépaisseur étant la différence entre une profondeur de la rainure lorsqu’elle a atteint la forme finale (F) prédéterminée à la fin de l’usinage, et une profondeur de la rainure à la fin de l’ébauche, et la finition de la rainure par l’intermédiaire d’un deuxième outil d’usinage (6, 60), le deuxième outil présentant une forme complémentaire de la forme finale (F) prédéterminée, et étant configuré pour obtenir les dimensions de la forme finale (F) prédéterminée de la rainure. Figure pour l’abrégé : Fig. 6B.

Description

Procédé d’usinage amélioré de rainure pour pièces aéronautiques

La présente invention concerne un procédé d’usinage pour réaliser des alvéoles de disques de turbomachines aéronautiques par fraisage.

L’usinage de disques de turbomachines pour réaliser les alvéoles est généralement effectué par brochage. Cependant, dans le cas de disques multi-étagés notamment, cette technique n’est plus adaptée. En effet, l’usinage par brochage est utilisé pour l’étage de plus grand diamètre, mais ne peut être utilisé pour le ou les étages de diamètre inférieur car elle risquerait d’endommager le disque. Pour ces étages de diamètre inférieur, des solutions alternatives, telles que le fraisage, existent.

Pour limiter le cout de fabrication des outils coupants et le cout d’usinage de ces alvéoles de diamètre inférieur, des gammes de fraisage sont réalisées en décomposant l’usinage de ces alvéoles par zone, notamment le V d’entrée, le col, le flan actif, le lobe et le fond de l’alvéole.

Ce procédé présente néanmoins l’inconvénient de générer des défauts de forme, des ressauts et autres défauts de raccordements entre les différentes zones mentionnées ci-dessus. Ceci est dû notamment aux flexions des outils pendant l’usinage, liées aux efforts de coupe importants rencontrés dans des alliages tels que des alliages à base de nickel ou de titane.

Il existe donc un besoin pour un procédé amélioré d’usinage de pièces aéronautiques permettant de limiter les inconvénients mentionnés ci-dessus.

Le présent exposé concerne un procédé d’usinage de pièce aéronautique pour obtenir au moins une rainure s’étendant le long d’une direction longitudinale, et présentant, dans une section perpendiculaire à la direction longitudinale, une forme finale prédéterminée, le procédé comprenant des étapes de:
- formation d’un poinçon sur la pièce et perçage, à l’emplacement du poinçon, d’un orifice s’étendant à travers la pièce le long de la direction longitudinale
- ébauche de la au moins une rainure à partir de l’orifice formé à l’étape précédente, par l’intermédiaire d’au moins un premier outil d’usinage, de manière à obtenir une surépaisseur comprise entre 0,03 et 0,5 mm, la surépaisseur étant la différence entre une profondeur de la rainure lorsqu’elle a atteint la forme finale prédéterminée à la fin de l’usinage, et une profondeur de la rainure à la fin de l’étape d’ébauche,
- finition de la au moins une rainure par l’intermédiaire d’au moins un deuxième outil d’usinage, le deuxième outil présentant une forme complémentaire de la forme finale prédéterminée, et étant configuré pour obtenir les dimensions de la forme finale prédéterminée de la rainure.

La réalisation du poinçon et du perçage peuvent être effectuées par des outils connus. Le poinçon permet de marquer la position sur la pièce, à laquelle le perçage doit être effectué. La réalisation de cet orifice, à l’endroit où la rainure doit être réalisée, est une étape préliminaire permettant de faciliter l’usinage de cette rainure, lors des étapes d’ébauche et de finition.

La différence entre la profondeur de la rainure lorsqu’elle a atteint sa forme finale, et la profondeur de la rainure à la fin de l’étape d’ébauche, permettant de déterminer la surépaisseur en un point donné de la surface interne de la rainure, est déterminée le long d’une direction perpendiculaire à la surface interne de la rainure en ce point donné. Le fait d’obtenir une surépaisseur comprise entre 0,03 et 0,5 mm à la fin de l’ébauche permet de limiter les épaisseurs des copeaux lors de l’étape de finition. Ces valeurs d’épaisseurs de copeaux permettent de réduire les efforts sur l’outil, réduisant ainsi les flexions d’outils, permettant par conséquent d’obtenir des côtes plus précises. Par ailleurs, de faibles épaisseurs de copeaux permettent de réduire le risque d’endommager les outils et de minimiser le risque de dégradation des surfaces finies.

Par «forme complémentaire», on comprend que, lorsque le deuxième outil se déplace dans la rainure le long de la direction longitudinale lors de l’étape de finition, le deuxième outil présente une forme identique, dans une section perpendiculaire à la direction longitudinale, à la forme finale prédéterminée de la rainure.

Par ailleurs, par «configuré pour obtenir les dimensions de la forme finale prédéterminée», on comprend que le deuxième outil présente des dimensions qui permettent, lorsque le deuxième outil se déplace dans la rainure le long de la direction longitudinale lors de l’étape de finition, d’obtenir les dimensions de la forme finale prédéterminée de la rainure.

Le fait d’utiliser, lors de l’étape de finition, un outil présentant une forme complémentaire de la forme finale prédéterminée de la rainure, et des dimensions permettant d’obtenir les dimensions de la forme finale prédéterminée, permet d’obtenir ladite forme finale prédéterminée en un seul passage du deuxième outil dans la rainure le long de la direction longitudinale, et de s’affranchir des zones de raccordement et des ressauts liés à un usinage par zone. Par ailleurs, cet outil permet de calibrer précisément la forme finale de la rainure. Cette solution est particulièrement adaptée pour l’usinage de profils présentant des tolérances serrées, et requérant une grande précision, comme par exemple sur les turbines de turbomachine.

Dans certains modes de réalisation, à la fin de l’étape d’ébauche, la surépaisseur de la rainure est constante sur toute la surface de ladite rainure.

Il est ainsi possible d’obtenir des épaisseurs de copeaux constantes lors de l’étape de finition. Cela permet en particulier d’équilibrer les efforts tout le long de la rainure, en particulier de part et d’autre de la fraise. Une plus grande stabilité d’usinage peut ainsi être obtenue, et par conséquent des côtes atteintes plus précises et un état de surface finie de meilleure qualité.

Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend, entre l’étape de formation d’un poinçon et de perçage, et l’étape d’ébauche, une étape de préparation, comprenant la réalisation d’une préforme sur une face de la pièce aéronautique, la préforme s’étendant dans la direction longitudinal à l’emplacement de la au moins une rainure devant être usinée, la préforme présentant la forme d’un V, dans une section perpendiculaire à la direction longitudinale.

Cette étape de préparation permet de localiser précisément la position de la rainure, et ainsi d’améliorer la précision de l’usinage.

L’avantage de cette solution est de réaliser, en seulement deux étapes d’usinage (préparation et ébauche), une ébauche complète de la forme finale prédéterminée, présentant des dimensions proches du profil de la forme finale prédéterminée. Le deuxième outil utilisé pour l’étape de finition est ainsi guidé par le sillon laissé par les étapes de préparation et d’ébauche. Cela permet de limiter le cout et la consommation des outils. Par ailleurs, l’enlèvement de matière réalisé lors de l’étape de préparation permet de limiter le dimensionnement des outils suivants. En effet, sans cette étape de préparation, l’outil permettant d’effectuer l’ébauche devrait être plus grand et/ou plus gros.

Dans certains modes de réalisation, la préforme est réalisée par une fraise à embout vissé torique, ladite fraise se déplaçant dans la direction longitudinale lors de l’étape de préparation.

Dans certains modes de réalisation, lors de l’étape d’ébauche, le au moins un premier outil d’usinage est une fraise de forme en carbure monobloc se déplaçant dans la direction longitudinale de manière trochoïdale pour réaliser l’ébauche de la rainure.

Cette méthode d’usinage trochoïdale permet, contrairement à un usinage linéaire, de limiter les efforts de coupe, et permet une meilleure maitrise des surépaisseurs, en limitant notamment ces dernières. Cela permet également de limiter le phénomène de flexion de l’outil et d’améliorer la durée de vie de l’outil. La rainure ébauché est de plus précisément localisée, permettant notamment de limiter le risque de désaxage entre la réalisation de la préforme et l’ébauche de la rainure.

Dans certains modes de réalisation, lors de l’étape de finition, lorsque le deuxième outil d’usinage se déplace linéairement dans la direction longitudinale de la rainure réalisée à l’étape d’ébauche, le deuxième outil d’usinage présente un angle d’inclinaison compris entre 1° et 8°, par rapport à une direction perpendiculaire à la direction longitudinale.

On comprend que l’axe principal de l’outil, en d’autres termes son axe de rotation, présente un angle d’inclinaison compris entre 1° et 8° par rapport par rapport au fond de l’alvéole, autrement dit, par rapport à une direction radiale perpendiculaire à la direction longitudinale, au cours de l’étape de finition. Cette inclinaison permet de limiter les efforts de l’outil lors de l’usinage, et d’améliorer l’état de surface.

Dans certains modes de réalisation, entre l’étape d’ébauche et l’étape de finition, une étape de pré-finition de la au moins une rainure par l’intermédiaire d’un troisième outil, le troisième outil présentant une forme complémentaire de la forme finale prédéterminée, et étant configuré pour obtenir une surépaisseur comprise entre 0,03 et 0.5 mm.

Par «forme complémentaire», on comprend que, lorsque le troisième outil se déplace dans la rainure le long de la direction longitudinale lors de l’étape de pré-finition, le troisième outil présente une forme identique, dans une section perpendiculaire à la direction longitudinale, à la forme finale prédéterminée de la rainure.

Les dimensions du troisième outil sont configurées pour obtenir, à la fin de l’étape de pré-finition, une surépaisseur comprise entre 0,03 et 0,5 mm. Comme l’étape d’ébauche, l’étape de pré-finition permet d’enlever de la matière et de se rapprocher de la forme finale.

Cette étape de pré-finition peut être nécessaire dans le cas de moyens d’usinage ne présentant pas la rigidité requise pour réaliser l’étape de finition directement après l’étape d’ébauche. Par ailleurs, cette étape de pré-finition permet d’homogénéiser les surépaisseurs en corrigeant les éventuels défauts de raccordement.

Dans certains modes de réalisation, la pièce aéronautique est un disque de turbine comprenant au moins un premier étage, et au moins un deuxième étage présentant un diamètre plus grand que le premier étage.

Dans certains modes de réalisation, la pièce aéronautique comporte une pluralité de rainures à usiner, les rainures à usiner étant les alvéoles du premier étage du disque.

Ce procédé permet de limiter le risque d’obtenir des surfaces non homogènes et présentant des ressauts, lié à un usinage par zone des alvéoles des étages de plus petits diamètres des disques multi-étagés.

Dans certains modes de réalisation, les alvéoles présentent une forme en queue d’aronde.

Dans une section perpendiculaire, l’alvéole en forme de queue d’aronde suit une ligne courbe, présentant une forme arrondie, ou de champignon. Selon cette configuration, le deuxième outil utilisé pour l’étape de finition présente également une forme en queue d’aronde et permet, lorsqu’il se déplace dans l’alvéole le long de la direction longitudinale en étant incliné par rapport à cette direction longitudinale, d’obtenir les dimensions, ou cotes, de la forme finale prédéterminée.

Dans certains modes de réalisation, les alvéoles présentent une forme en pied de sapin.

Selon cette configuration, le deuxième outil utilisé pour l’étape de finition présente également une forme en pied de sapin et permet, lorsqu’il se déplace dans l’alvéole le long de la direction longitudinale en étant incliné par rapport à cette direction longitudinale, d’obtenir les dimensions, ou cotes, de la forme finale prédéterminée.

L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles:

la figure 1 représente une vue en perspective partielle d’un disque multi-étagé,

la figure 2 représente une vue détaillée en perspective d’une alvéole d’un disque multi-étagé,

la figure 3A représente une vue en perspective partielle d’une jante d’un disque multi-étagé à la fin d’une première étape du procédé d’usinage selon un premier mode de réalisation du présent exposé, et la figure 3B représente une vue de face partielle de la jante de la figure 3A,

la figure 4A représente une vue en perspective partielle de la jante du disque multi-étagé à la fin d’une étape de préparation du procédé d’usinage selon le premier mode de réalisation, et la figure 4B représente une vue de face partielle de la jante de la figure 4A,

la figure 5A représente une vue en perspective partielle de la jante du disque multi-étagé à la fin d’une étape d’ébauche du procédé d’usinage selon le premier mode de réalisation, et la figure 5B représente une vue de face partielle de la jante de la figure 5A,

la figure 6A représente une vue en perspective partielle de la jante du disque multi-étagé à la fin d’une étape de finition du procédé d’usinage selon le premier mode de réalisation, et la figure 6B représente une vue de face partielle de la jante de la figure 6A,

la figure 7 représente une vue de face d’une jante d’un disque multi-étagé lors d’une étape de préparation du procédé d’usinage selon un deuxième mode de réalisation du présent exposé,

les figures 8A, 8B et 8C représentent une vue de face de la jante du disque multi-étagé lors de différentes sous étapes d’une étape d’ébauche du procédé d’usinage selon le deuxième mode de réalisation,

la figure 9 représente une vue de face de la jante du disque multi-étagé lors d’une étape de finition du procédé d’usinage selon le deuxième mode de réalisation,

la figure 10 représente schématiquement les étapes d’un procédé d’usinage selon le présent exposé,

les figures 11A et 11B représente des vues de face d’outils utilisés lors des étapes de finition du procédé selon le premier et le deuxième de réalisation, respectivement.

La figure 1 représente une vue en perspective d’un disque multi-étagé 1 après usinage, comportant ici un étage 1A de diamètre plus faible, et un étage 1B de diamètre plus important, chaque étage présentant une pluralité d’alvéoles 2. Compte tenu de la structure d’un disque de ce type, on comprend qu’il est difficile de réaliser les alvéoles d’un étage, par exemple l’étage 1A de diamètre plus faible par brochage, sans endommager l’étage 1B de diamètre plus important.

Un procédé d’usinage des alvéoles de l’étage 1A selon un premier mode de réalisation va être décrit, en référence aux figures 2 à 6B.

Selon ce mode de réalisation, la pièce aéronautique est un disque 1 multi-étagé de turbine, et les rainures à usiner sont les alvéoles 2 de l’étage 1A de diamètre plus faible du disque 1, ces alvéoles 2 présentant une forme de type «queue d’aronde».

Ces alvéoles 2 sont réalisées sur une portion du disque présentant la forme d’une jante 20 entourant le disque 1, et comprenant une face supérieure 21, une face amont 22 et une face aval 23. Chaque alvéole 2 est une rainure s’étendant dans la jante 20 le long d’une direction longitudinale X, entre la face amont 22 et la face aval 23, et comprend un V d’entrée 2a, un col 2b, un flan actif 2c, un lobe 2d et un fond 2e. Les dimensions, ou cotes des alvéoles 2, dans une vue selon une section perpendiculaire à la direction longitudinale X, notamment la profondeur de celles-ci et les dimensions des différentes zones qu’elles comprennent, sont prédéterminées avant la réalisation du procédé d’usinage. Dans la suite de l’exposé, on désignera par «dimensions finalesF», les dimensions de la forme finale de l’alvéole que l’on souhaite obtenir à la fin de l’usinage.

Sur les figures 3B, 4B et 5B, la ligne en traits interrompus représente les portions de l’alvéole non encore usinées, dont les dimensions correspondent aux dimensions finales F.

Une première étape du procédé (étape S1), décrite en référence aux figures 3A et 3B, comprend le poinçonnage et le perçage préliminaire. Le procédé utilise des techniques connues pour réaliser cette étape, notamment la réalisation d’un poinçon sur la face amont 22 ou la face aval 23 de la jante 20 du disque 1, puis le perçage, à l’emplacement de ce poinçon, d’un orifice cylindrique 20a à travers la jante 20 selon l’axe longitudinal X, entre la face amont 22 et la face aval 23.

Une étape de préparation (étape S2), décrite en référence aux figures 4A et 4B, permet de réaliser le V d’entrée de l’alvéole 2. En d’autres termes, cette étape comprend l’usinage de la face supérieure 21 de la jante 20 du disque 1, en réalisant une préforme 20b sur cette face supérieure 21. Cette préforme 20b, correspondant à la partie haute de l’alvéole 2, présente la forme d’un V dans une vue selon une section perpendiculaire à la direction longitudinale X, et s’étend sur toute la longueur de la jante 20 selon la direction longitudinale X, entre la face amont 22 et la face aval 23. Cette préforme 20b peut être obtenue par l’intermédiaire d’outils standards, par exemple une fraise à embout vissé à profil torique, une fraise grande avance, une fraise trois tailles, ou une fraise à chanfreiner. De manière alternative, cette étape peut ne pas être réalisée, la forme en V étant obtenue lors de l’étape S3 suivante.

L’étape suivante, décrite en référence aux figures 5A et 5B, est une étape d’ébauche de l’alvéole (étape S3). Cette étape permet d’obtenir une forme de l’alvéole 2 proche des dimensions finales F. Cette étape peut être réalisée à l’aide d’outils spécifiques, notamment des fraises de forme ou plaquettes en carbure monobloc. L’outil peut se déplacer dans l’alvéole 2, et le long de la direction longitudinale X, selon une trajectoire trochoïdale. De manière alternative, l’étape S3 peut être réalisée à l’aide d’outils, dits outils «full form», présentant une forme correspondant à la forme générale de l’alvéole que l’on souhaite obtenir. Dans ce cas de figure, la forme en V de la préforme 20b peut être obtenue directement par cet outil, de telle sorte que l’étape précédente S2 n’est plus nécessaire.

A la fin de cette étape d’ébauche, le profil global de l’alvéole est obtenu avec une surépaisseur S comprise entre 0,03 et 0,5mm.

La surépaisseur S est la différence, en un point donné de la surface interne de l’alvéole 2, entre la profondeur de l’alvéole en ce point, possédant ses dimensions finales F, et la profondeur de l’alvéole en ce même point, selon les dimensions de l’alvéole 2 à la fin de cette étape d’ébauche. En d’autres termes, la surépaisseur en un point donné de la surface interne de l’alvéole est considérée suivant une direction perpendiculaire à un plan tangent à la surface interne en ce même point. Dans cet exemple, la surépaisseur est égale à 0,3 mm, et est constante sur toute la surface interne de l’alvéole 2, comprenant le V d’entrée 2a, le col 2b, le flan actif 2c, le lobe 2d et le fond 2e.

Le procédé comprend ensuite une étape de pré-finition (étape S4) facultative, et une étape de finition (étape S5), décrite en référence aux figures 6A et 6B. Les étapes S4 et S5 sont réalisées à l’aide d’outils, dits outils «full form», présentant une forme complémentaire de la forme générale de l’alvéole obtenue après l’étape d’ébauche, et comprend notamment des faces correspondant au V d’entrée 2a, au col 2b, au flan actif 2c, lobe 2d et au fond 2e de l’alvéole 2. Par ailleurs, les outils «full form» présentent des dimensions permettant d’obtenir les dimensions de la forme finale prédéterminée, ou les dimensions de la forme finale prédéterminée avec une surépaisseur S donnée.

Plus précisément, lors de l’étape S4 de pré-finition (non illustrée), cet outil effectue un passage dans l’alvéole 2 le long de la direction longitudinale X. Les dimensions de cet outil permettent d’obtenir, à la fin de cette étape de pré-finition, une surépaisseur S comprise entre 0,03 et 0,5 mm. Cette étape facultative permet d’homogénéiser les surépaisseurs avant l’étape de finition, et peut être nécessaire lorsque les moyens d’usinage n’ont pas la rigidité requise pour réaliser la finition directement après l’étape d’ébauche.

Lors de l’étape S5 de finition, un outil 6 présentant la même forme que l’outil utilisé pour la pré-finition, mais des dimensions sensiblement différentes, effectue un passage dans l’alvéole 2 le long de la direction longitudinale X. Les dimensions de cet outil permettent d’obtenir, à la fin de cette étape de finition, la forme finale de l’alvéole 2, avec les dimensions, ou cotes, correspondant aux dimensions finales F. En d’autres termes, la surépaisseur S obtenue à la fin de cette étape est nulle.

Par ailleurs, lors des étapes S4 et S5, l’axe O des outils réalisant la demi-finition et la finition est incliné d’un angle compris entre 1° et 8°, par rapport au fond 2e de l’alvéole, autrement dit, par rapport à une direction radiale R, perpendiculaire à la direction longitudinale X (figure 2).On comprend également que l’axe O de ces outils est incliné en restant dans le plan formé par les directions R et X, lors de l’usinage.

De plus, parallèlement à l’étape de finition S5, un arrosage peut être effectué, permettant, en injectant de l’eau vers le fond de l’alvéole lorsque l’outil usine l’alvéole, permet d’éliminer les copeaux usinés par l’outil, limitant le risque de copeaux restant collés au fond de l’alvéole à la fin de l’usinage.

Un procédé d’usinage des alvéoles de l’étage 1A selon un deuxième mode de réalisation va être décrit, en référence aux figures 7, 8A, 8B, 8C et 9.

Selon ce mode de réalisation, la pièce aéronautique est un disque 1 multi-étagé de turbine, et les rainures à usiner sont les alvéoles de l’étage 1A de diamètre plus faible du disque 1, ces alvéoles présentant une forme de type «pied de sapin». Contrairement à l’alvéole de type «queue d’aronde» selon le premier mode de réalisation, comprenant une unique forme globale F, elle-même divisée en plusieurs zones (V d’entrée 2a, col 2b, flan actif 2c, lobe 2d et fond 2e), l’alvéole selon le deuxième mode de réalisation comprend trois formes distinctes: une forme haute 201, une forme centrale 202, et une forme basse 203, les termes «haute», «centrale» et «basse» étant considérées selon une direction radiale R au disque 1, perpendiculaire à la direction longitudinale X.

Sur les figures 7, 8A, 8B et 8C, la ligne en traits interrompus représente les portions de l’alvéole 2’ non encore usinées, dont les dimensions correspondent aux dimensions finales F’.

Les étapes S1 et S2 du premier mode de réalisation sont identiques dans le deuxième mode de réalisation, et ne seront pas répétées en détail. En particulier, l’étape de préparation (étape S2), décrite en référence à la figure 7, permet de réaliser le V d’entrée de l’alvéole 2 en utilisant, de la même façon que selon le premier mode de réalisation, un outil standard 30, par exemple une fraise à embout vissé à profil torique, une fraise grande avance, une fraise trois tailles, ou une fraise à chanfreiner.

Le procédé selon le deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation en ce que l’étape d’ébauche de l’alvéole (étape S3) est scindée en trois sous étapes distinctes.

Une première sous étape (figure 8A) permet de réaliser l’ébauche de la forme haute 201 de l’alvéole 2’. Cette première sous étape peut être réalisée à l’aide d’outils spécifiques, notamment des fraises de forme ou plaquettes en carbure monobloc. Ces outils peuvent se déplacer dans l’alvéole 2’, et le long de la direction longitudinale X, selon une trajectoire trochoïdale. La figure 8A représente l’alvéole 2’ avant l’usinage de la forme haute 201.

Une deuxième sous étape (figure 8B) permet de réaliser l’ébauche de la forme centrale 202 de l’alvéole 2’. Cette deuxième sous étape peut être réalisée à l’aide d’outils standards 40 (par exemple, fraise à rainurer trois tailles, fraise deux tailles, ou fraise scie). L’outil 40 peut se déplacer dans l’alvéole, et le long de la direction longitudinale X, selon une trajectoire trochoïdale. La figure 8B représente l’alvéole 2’ au cours de l’usinage de la forme centrale 202, et après que la forme haute ait été usinée lors de la première sous étape.

Une troisième sous étape (figure 8C) permet de réaliser l’ébauche de la forme basse 203 de l’alvéole 2’. Cette troisième sous étape peut être réalisée à l’aide d’outils spécifiques 50, notamment des fraises de forme ou plaquettes en carbure monobloc. L’outil 50 peut se déplacer dans l’alvéole 2’, et le long de la direction longitudinale X, selon une trajectoire trochoïdale. La figure 8C représente l’alvéole 2’ après l’usinage de la forme basse 203 par l’outil 50.

Pour chacune de ces sous étapes, les outils utilisés peuvent se déplacer dans l’alvéole le long de la direction longitudinale X, selon une trajectoire trochoïdale. A la fin de l’étape S3 d’ébauche, c’est-à-dire à la fin de ces trois sous étapes, l’alvéoles 2’ présente sur toute sa surface interne, comprenant la forme haute 201, la forme centrale 202 et la forme basse 203, une surépaisseur S comprise entre 0,03 et 0,5 mm.

L’étape S4 de pré-finition, et l’étape S5 de finition, sont sensiblement identiques au premier mode de réalisation, à la différence que les outils 60 utilisés, dits outils «full form», présentent une forme complémentaire de la forme finale de l’alvéole en pied de sapin (figure 11B), ces outils devant être également inclinés lors de leur passage dans l’alvéole, de la même manière que selon le premier mode de réalisation. Les dimensions de l’outil 60 utilisé pour l’étape S5 de finition permettent d’obtenir, à la fin de cette étape de finition, la forme finale de l’alvéole 2’, avec les dimensions, ou cotes, correspondant aux dimensions finales F’. En d’autres termes, la surépaisseur S obtenue à la fin de cette étape est nulle.

Selon un exemple modifié des premier et deuxième modes de réalisation, l’étape S3 d’ébauche de l’alvéole 2, 2’ peut être effectuée non pas selon une trajectoire trochoïdale, mais de manière linéaire, à l’aide d’un outil dit «full form», similaire à ceux utilisés pour les étapes de finition, et également incliné d’un angle compris entre 1° et 8° par rapport au fond de l’alvéole, de manière à obtenir, à la fin de l’étape S3, une surépaisseur comprise entre 0.03 et 0,5 mm. Cette variante peut être envisagée lorsque les dispositifs d’usinage ne permettent pas d’effectuer un usinage trochoïdale.

Bien que le procédé ait été présenté pour deux formes différentes d’alvéoles (queue d’aronde et pied de sapin), le procédé selon le présent exposé peut également s’appliquer à d’autres formes complexes de types encoches ou rainures.

Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé.

Claims (11)

1. Procédé d’usinage de pièce aéronautique (1) pour obtenir au moins une rainure (2) s’étendant le long d’une direction longitudinale (X), et présentant, dans une section perpendiculaire à la direction longitudinale, une forme finale (F, F’) prédéterminée, le procédé comprenant des étapes de:
   - formation d’un poinçon sur la pièce et perçage, à l’emplacement du poinçon, d’un orifice (20a) s’étendant à travers la pièce le long de la direction longitudinale (X),
   - ébauche de la au moins une rainure (2) à partir de l’orifice (20a) formé à l’étape précédente, par l’intermédiaire d’au moins un premier outil d’usinage, de manière à obtenir une surépaisseur (S) comprise entre 0,03 et 0,5mm, la surépaisseur (S) étant la différence entre une profondeur de la rainure (2) lorsqu’elle a atteint la forme finale (F) prédéterminée à la fin de l’usinage, et une profondeur de la rainure (2) à la fin de l’étape d’ébauche,
   - finition de la au moins une rainure (2) par l’intermédiaire d’au moins un deuxième outil d’usinage (6, 60), le deuxième outil présentant une forme complémentaire de la forme finale (F) prédéterminée, et étant configuré pour obtenir les dimensions de la forme finale (F) prédéterminée de la rainure (2).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, à la fin de l’étape d’ébauche, la surépaisseur (S) de la rainure (2) est constante sur toute la surface de ladite rainure (2).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant, entre l’étape formation d’un poinçon et de perçage, et l’étape d’ébauche, une étape de préparation, comprenant la réalisation d’une préforme sur une face de la pièce aéronautique, la préforme s’étendant dans la direction longitudinal (X) à l’emplacement de la au moins une rainure (2) devant être usinée, la préforme présentant la forme d’un V, dans une section perpendiculaire à la direction longitudinale (X).
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la préforme est réalisée par une fraise à embout vissé torique, ladite fraise se déplaçant dans la direction longitudinale (X) lors de l’étape de préparation.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, lors de l’étape d’ébauche, le au moins un premier outil d’usinage est une fraise de forme en carbure monobloc se déplaçant dans la direction longitudinale (X) de manière trochoïdale pour réaliser l’ébauche de la rainure (2).
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, lors de l’étape de finition, lorsque le deuxième outil d’usinage (6, 60) se déplace linéairement dans la direction longitudinale (X) de la rainure (2) réalisée à l’étape d’ébauche, le deuxième outil d’usinage (6, 60) présente un angle d’inclinaison compris entre 1° et 8°, par rapport à une direction perpendiculaire à la direction longitudinale (X).
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant, entre l’étape d’ébauche et l’étape de finition, une étape de pré-finition de la au moins une rainure par l’intermédiaire d’un troisième outil, le troisième outil présentant une forme complémentaire de la forme finale (F) prédéterminée, et étant configuré pour obtenir une surépaisseur (S) comprise entre 0,03 et 0.5mm.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la pièce aéronautique (1) est un disque de turbine comprenant au moins un premier étage (1A), et au moins un deuxième étage (1B) présentant un diamètre plus grand que le premier étage (1A).
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la pièce aéronautique (1) comprend une pluralité de rainures (2) à usiner, les rainures à usiner étant les alvéoles du premier étage (1A) du disque.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel les alvéoles (2) présentent une forme en queue d’aronde.
11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel les alvéoles (2) présentent une forme en pied de sapin.