FR2879117A1 - Procede d'usinage d'une piece telle qu'une aube de turbine et dispositif porte-piece pour sa mse en oeuvre - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé d'usinage d'une pièce (7) comportant une zone d'extrémité de forme renflée à usiner (9) en bout d'une tige effilée (8), comportant une étape de positionnement de la pièce (7) consistant à mettre en place la pièce (7) dans le corps (23) d'un dispositif porte-pièce dans sa position d'usinage, en faisant correspondre un jeu de repères de positionnement situés sur la pièce (7), pour lesquels au moins un repère est situé sur la zone d'extrémité à usiner (9) et doit être libre d'accès pour l'usinage, avec un jeu de portées de positionnement homologues que présente à cet effet le dispositif ; et une étape de blocage consistant à remplacer la portée de positionnement du repère devant être libre d'accès pour l'usinage par une portée de blocage déployée dans la même direction pour venir en butée au niveau de la tige (8) près de la zone d'extrémité à usiner (9).

Description

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La présente invention concerne les techniques d'usinage de pièces de forme complexe. Elle s'applique plus spécialement dans toutes les situations où la pièce à usiner doit être maintenue bloquée dans une position qui est déterminée par référence à un point repère de la pièce situé sur cette pièce dans une zone qui doit aussi rester bloquée en position fixe à l'encontre des contraintes que la pièce doit supporter en résistance à des efforts s'exerçant sur elle au cours des opérations d'usinage.

Tel est le cas notamment des aubes de turbine, comme celui de toutes pièces de forme similaire, quand la pièce doit être usinée dans une zone latérale d'une partie d'extrémité, éventuellement renflée, se situant en bout d'une tige longitudinale, éventuellement effilée, par référence à laquelle la pièce doit rester bloquée. Il s'agit alors de ne pas soumettre la tige, au cours des opérations d'usinage, à des contraintes qu'elle ne pourrait supporter, notamment celles résultant d'efforts tendant à la déformer en flexion ou en torsion. Il s'agit aussi de ne pas permettre que, malgré les efforts qui s'exercent sur la partie d'extrémité pendant les opérations d'usinage, la position de celle-ci subisse des modifications, aussi minimes soient-elles dès lors qu'elles seraient du même ordre de grandeur que la précision d'usinage requise. La pièce doit ainsi rester bloquée dans une position immuable, en résistant à des efforts qui sont d'autant plus contraignants qu'ils s'exercent dans une zone à usiner plus éloignée latéralement de l'axe longitudinal de la pièce sur une partie d'extrémité de cette pièce.

Dans toutes situations de ce genre, l'invention propose de maintenir la pièce, tout au long des opérations d'usinage, dans un dispositif porte-pièce dans lequel elle est d'abord positionnée en mettant en correspondance un jeu de repères que présente la pièce avec un jeu de portées de positionnement homologues du dispositif porte-pièce, et dans lequel elle est ensuite bloquée dans la position ainsi acquise en déployant un jeu de portées déployables disposées pour supporter sensiblement les mêmes efforts d'usinage que ceux qu'auraient supportés les portées du jeu de portées de positionnement, parmi lesquelles l'une au moins est alors rétractée.

Le dispositif porte-pièce selon l'invention est notamment avantageux dans le cas où la zone d'extrémité de la pièce doit être usinée sur plusieurs de ses faces, c'est-à-dire suivant plusieurs plans d'orientations différentes. Son cas d'application le plus avantageux est celui où deux zones d'extrémité opposées de la pièce sont à usiner, notamment suivant une multitude de plans d'orientations différentes.

Les aubes de turbine sont des pièces à tige effilée, qui présentent à leurs deux zones d'extrémité opposées des parties renflées de forme à base sensiblement rectangulaire, désignées par les termes tête et pied. A l'issue de la fabrication des aubes, la tête et le pied présentent une forme grossière, appelée pré-forme, et ils doivent être usinés chacun sur plusieurs de leurs faces afin de leur donner des profils et motifs qui seront nécessaires à leur montage dans le moteur et à leur fonctionnement correct en effet de propulsion. Dans ce cas des aubes de turbine, l'usinage se commande par référence à un référentiel de pièce qui peut impliquer de façon classique six points repère de positionnement et/ou blocage de la pièce dans la position d'usinage. Certains de ces points sont en particulier situés sur la tête et sur le pied de l'aube, y compris sur des zones latérales de celle-ci qui doivent être usinées.

Suivant un procédé classique d'usinage de telles pièces on opère comme suit. L'aube est positionnée dans un moule, dans une position définie par rapport à un référentiel préconisé par le fabriquant. Ce référentiel se traduit par des points repère sur la pièce préformée. II peut de façon classique impliquer six points repère, dont un point de butée, deux points d'orientation et trois points d'appui, contre lesquels le moule doit venir en contact. La tige de l'aube est alors enrobée par coulée d'un alliage fusible à basse température (environ 100 à 150 C). Une des zones d'extrémité de la pièce est ensuite usinée, en tenant la pièce par le bloc de matière qui l'enrobe. Ceci facilite la manipulation de la pièce dont la tige, du fait de sa forme fine et allongée, est en elle-même d'une part difficile à tenir, et d'autre part fragile. L'usinage de toutes les faces nécessite plusieurs manipulations de la pièce enrobée. Le bloc d'enrobage, qui génère un encombrement stérique important, doit 2879117 3 ensuite être fondu, afin de rendre la seconde zone d'extrémité de la pièce accessible et de permettre son usinage. Enfin, l'usinage de cette seconde zone d'extrémité est effectué, en tenant la pièce directement par sa tige, et en procédant lentement et avec précaution pour ne pas abîmer cette dernière. L'usinage peut être effectué de façon classique par meulage, au moyen de machines de rectification usuelles, à passe profonde ou CBN (pour Nitrure et Carbure de Bore).

Ce procédé connu présente divers inconvénients. En 10 particulier, il est, dans sa globalité, long et complexe à mettre en oeuvre.

La présente invention vise à remédier aux inconvénients des techniques d'usinage de pièces telles que des aubes existantes, et notamment à ceux exposés ci-avant. A cet effet, dans un procédé d'usinage d'une pièce comportant une tige effilée et au moins une zone d'extrémité renflée en bout de cette tige, elle propose de mettre en oeuvre un dispositif de positionnement de la pièce dans un référentiel déterminé, et de blocage dans cette position, en vue de l'usinage d'au moins une, et si nécessaire deux, de ses zones d'extrémité.

Un procédé d'usinage selon l'invention comporte à cette fin, suivant des modes de mise en oeuvre préférés, une étape de positionnement de la pièce consistant à mettre en place la pièce dans le corps d'un dispositif porte-pièce dans sa position d'usinage, en faisant correspondre un jeu de repères de positionnement situés sur la pièce avec un jeu de portées de positionnement homologues que présente à cet effet le dispositif (Parmi ces repères, au moins un repère est situé sur la zone d'extrémité à usiner et doit être libre d'accès pour l'usinage). Le procédé suivant l'invention comporte ensuite une étape de blocage qui consiste à déployer un jeu de portées de blocage de la pièce dans la position ainsi obtenue, en prévoyant qu'au moins une de ces portées soit déployée dans la même direction que la portée de positionnement du repère devant être libre d'accès, pour venir en butée au niveau de la tige de la pièce près de la zone d'extrémité à usiner. Cette portée peut ainsi supporter les efforts d'usinage en remplacement de la portée de 2879117 4 positionnement homologue du repère devant être libre d'accès pour l'usinage, qui est alors rétractée.

On réalise ainsi, de façon tout à fait avantageuse, le remplacement de la ou des portées de positionnement et de blocage de la pièce initialement prévus pour venir en butée sur la pièce elle-même, en correspondance avec un ou plusieurs repères situés en des endroits de la pièces devant être libre d'accès pour l'usinage, par une ou plusieurs portées de blocage qui sont déployées dans la même direction pour reporter les efforts à supporter au cours de l'usinage sur des endroits de la pièce qui n'ont pas à être usinés, soit notamment par butée sur la pièce au niveau de la tige près de la zone d'extrémité à usiner. Ainsi déployée dans la même direction, la portée de remplacement est apte à fournir une résistance aux mêmes efforts que la portée qu'elle remplace. Cette opération permet de libérer l'accès à la pièce au niveau de repères de positionnement situés dans la zone devant être libre d'accès pour l'usinage. Toutes les opérations d'usinage de la pièce peuvent alors avantageusement être réalisées dans cette même position de blocage de la pièce dans le porte-pièce, sans qu'il y ait besoin de modifier le montage entre deux opérations d'usinage.

Suivant l'invention certaines au moins des portées de blocage sont déployables en remplacement de portées de positionnement correspondantes qui sont, elles, rétractables. Bien entendu, le remplacement peut éventuellement porter sur une seule portée. Bien entendu auss, l'invention n'exclut pas le cas où certaines des portées servant au blocage de la pièce sont fixes en correspondance avec des repères de positionnement propres à la pièce.

Dans des cas d'applications préférés de l'invention, et notamment pour l'usinage des aubes de turbine, la zone d'extrémité à usiner porte deux repères devant être libres d'accès pour l'usinage. L'invention prévoit alors avantageusement qu'on déploie deux portées de blocage venant en butée au niveau de la tige de la pièce à usiner en remplacement de deux portées rétractables de positionnement homologues de ces deux repères. De plus, une extrémité opposée de forme renflée de la pièce est également 2879117 5 usinée en blocage dans la même position dans le dispositif porte-pièce.

De façon plus générale, dans la présente description, on envisage préférentiellement le cas du remplacement d'une ou deux portées de positionnement gênantes. L'invention s'applique toutefois également de la même manière, en adaptant légèrement le procédé et le dispositif pour sa mise en oeuvre par des modifications à la portée de l'homme du métier, aux cas où plusieurs portées de positionnement, situées en plusieurs zones différentes de la pièce, sont à remplacer pour permettre l'usinage de la pièce.

Suivant des modes de réalisation préférés dans la pratique industrielle, l'invention répond secondairement aux caractéristiques qui seront décrites ci-après, lesquelles sont à mettre en oeuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes. Ces caractéristiques visent notamment: - d'une part à permettre une mise en oeuvre simple et rapide du procédé d'usinage, et plus particulièrement des étapes de positionnement et de blocage de la pièce dans le dispositif porte-pièce; - et d'autre part à assurer une protection maximale de la pièce au cours de l'usinage, en évitant tant ses déformations sous l'effet des forces exercées sur elle lors des opérations d'usinage, que d'éventuelles détériorations au niveau de sa surface.

Dans des modes de mise en oeuvre préférés de l'invention, la portée de positionnement homologue du repère devant être libre d'accès pour l'usinage est disposée sur un élément amovible qui est fixé sur le corps du dispositif porte-pièce. On rétracte alors cette portée par simple séparation de l'élément amovible du corps.

Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, la portée de remplacement de la portée de positionnement homologue du repère devant être libre d'accès est déployée en butée contre un collier enserrant la tige dans sa zone adjacente à la zone d'extrémité à usiner. Cette caractéristique permet avantageusement de protéger la tige, à laquelle sa forme effilée confère une grande fragilité, contre les efforts exercés sur l'ensemble par la portée de blocage.

2879117 6 Dans des modes de mise en oeuvre préférés de l'invention, on fixe la tige dans le dispositif porte-pièce au moyen d'au moins une bride de serrage. Cette bride de serrage vient de préférence en appui sur la surface du collier ci-dessus évoqué, sur une zone sensiblement centrée sur l'axe longitudinal de la tige lorsque cette dernière est enserrée dans le collier. Ce système de fixation de l'ensemble pièce - collier au corps du dispositif porte-pièce permet avantageusement un blocage solide de la pièce dans la position adéquate pour l'usinage, tout en garantissant une protection maximale de la tige, puisque c'est alors sur le collier que s'exercent tous les efforts à cet endroit.

Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, plusieurs des portées de positionnement sont associées chacune à une portée de blocage qui est déployée, de manière à fournir une résistance aux mêmes efforts, en butée sur un repère de la pièce proche du repère de positionnement homologue.

L'invention concerne également un dispositif porte-pièce conçu pour la mise en oeuvre du procédé d'usinage ci-dessus défini, et plus particulièrement pour celle des étapes de mise en place et de blocage dans la position d'usinage d'une pièce comportant une partie d'extrémité à usiner en bout d'une tige longitudinale de maintien en position d'usinage.

Le dispositif porte-pièce selon l'invention comprend avantageusement un corps se montant fixe sur la machine d'usinage qui comporte une gorge de réception de la tige de la pièce à usiner (par exemple par une tige de montage spécifique qui en est solidaire), un élément amovible se fixant temporairement à ce corps, et deux jeux de portées de positionnement et/ou blocage distincts. Un premier jeu comporte des portées de positionnement de la pièce dans la position d'usinage, par correspondance avec un jeu de repères de positionnement homologues que présente la pièce à cet effet, et dont l'un au moins est situé sur la zone d'extrémité et doit être libre d'accès pour l'usinage. On prévoit qu'une ou plusieurs portées correspondant à des repères situés sur la zone d'extrémité à usiner, et devant être libres d'accès pour l'usinage, soient portées par l'élément amovible. Un second jeu comporte des butées 2879117 7 déployables de blocage de la pièce dans la position d'usinage, une ou plusieurs portées de blocage étant déployables dans une position telle qu'elles soient capables de supporter les efforts d'usinage en remplacement des portées de positionnement homologues des repères devant être libres pour l'usinage. Pour de telles portées de blocage il s'agit en particulier qu'elles soient déployables jusqu'à la partie terminale de la tige de la pièce qui est adjacente à la zone d'extrémité à usiner. Bien entendu, on englobe ici le cas où le remplacement des portées rétractables par des portées déployables porterait sur un seule desdites portées et un seul des repères de positionnement situés sur la pièce dans une zone devant rester libre lors d'une étape d'usinage.

La gorge de réception présente de préférence une forme complémentaire de celle de la tige de la pièce. Cette dernière se dispose en son intérieur de manière à entrer en contact uniquement avec les portées de positionnement et de blocage.

Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, le dispositif porte-pièce comporte en outre un collier d'enserrage de la partie terminale de la tige adjacente à la zone à usiner. Ce collier épouse le contour de la tige. II comporte notamment une des portées de positionnement de la pièce. Le corps du dispositif présente en correspondance un logement de réception du collier enserrant la tige.

Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, le dispositif comporte des moyens de fixation de la tige sur le corps de porte-pièce dans la position d'usinage. Ces moyens comprennent de préférence une bride de fixation du collier sur ledit corps.

Dans une telle configuration, l'invention prévoit avantageusement que le corps du porte-pièce comporte au moins une portée de blocage qui est déployable dans le logement de réception du collier, en remplacement d'au moins une portée de positionnement disposée sur l'élément amovible.

Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, une des portées de blocage est disposée dans la partie centrale de la 2879117 8 gorge de réception de la tige, sur la médiane de celle-ci. Cette portée permet de maintenir la tige dans sa partie centrale, et de renforcer la résistance de cette dernière au flambage lors des opérations d'usinage.

Dans le même objectif de protéger la pièce contre les efforts qui pourraient s'exercer sur elle et l'endommager lors des opérations d'usinage, l'invention prévoit avantageusement que le dispositif comporte des brides de blocage de la tige dans la position d'usinage, ces brides étant disposées de manière à stabiliser la pièce pour éviter sa déformation lors de l'usinage.

Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, les portées présentent en outre une surface de contact avec la pièce suffisamment importante pour ne pas générer de marque sur sa surface, notamment de diamètre supérieur ou égal à 3 mm.

La mise en place et le blocage de la pièce dans la position d'usinage dans le dispositif selon l'invention sont réalisés de la façon suivante, quand on considère les modes de mise en oeuvre préférés de l'invention s'appliquant notamment à des pièces à zone d'extrémité à usiner renflée et tige de maintien effilée, telles que des aubes de turbine.

On fixe tout d'abord l'élément amovible au corps du dispositif porte-pièce, et on enserre la tige dans le collier qu'il comporte, au niveau de sa partie terminale qui est adjacente à la zone d'extrémité à usiner. On positionne ensuite la tige dans la gorge, en appui sur les portées de positionnement, et on serre la bride de serrage sur ledit collier. On déploie enfin les butées de blocage et on sépare l'élément amovible du corps. La pièce est alors prête pour être usinée.

L'invention sera maintenant plus complètement décrite dans 30 le cadre de caractéristiques préférées et de leurs avantages, en faisant référence aux figures 1 à 9 dans lesquelles: - la figure 1 représente une aube de turbine de type courant; - la figure 2 est une représentation schématique de l'aube de la figure 1, sur laquelle sont indiqués les repères de positionnement; 2879117 9 - la figure 3 montre une vue latérale d'un collier d'enserrage de la tige de l'aube à usiner; - la figure 4 montre une vue latérale de l'élément amovible d'un dispositif porte-pièce suivant l'invention; - la figure 5 représente une vue de dessus d'un dispositif porte- pièce suivant l'invention, sur lequel l'élément amovible est fixé ; - la figure 6 est une représentation schématique de l'aube de la figure 1, sur laquelle sont représentés les repères de positionnement, le collier d'enserrage et les repères de blocage; - la figure 7 est une représentation schématique de l'aube de la figure 6, sur laquelle sont représentées en plus les zones de bridage dans le dispositif porte-pièce; - la figure 8 représente une vue de dessus du dispositif porte-pièce de la figure 5, sans l'élément amovible et avec une aube de 15 turbine en son intérieur; - et la figure 9 montre une vue latérale de l'ensemble pièce dispositif porte-pièce de la figure 8.

Le procédé suivant la présente invention concerne l'usinage des pièces du type des aubes de turbine 7, c'est-à-dire qui comportent une tige de forme effilée 8 aux extrémités opposées de laquelle se situent deux zones de forme renflée, qui sont couramment appelées tête 9 et queue 10. Une telle aube de turbine répond de façon courante à la forme plus précise qui est représentée sur la figure 1. La tige 8 présente une forme concave.

Les deux zones d'extrémité présentent une forme de base sensiblement rectangulaire.

A son arrivée à l'atelier d'usinage, l'aube 7 se présente à l'état d'une "pré-forme", dans laquelle sa tête et sa queue présentent une forme grossière. Ces zones d'extrémité doivent être usinées, sur plusieurs de leurs faces, de manière à les rendre opérationnelles.

A cet effet, lorsque les aubes sont livrées par le fabriquant des préformes, elles sont en règle générale associées à un 2879117 10 référentiel, qui se traduit par un jeu de repères ponctuels sur la pièce. Ce référentiel est utilisé pour positionner la pièce dans le porte-pièce dans lequel elle sera fixée pour son usinage. II permet un réglage adéquat des paramètres de la machine d'usinage.. Pour une aube de turbine classique telle que représentée sur la figure 1, le référentiel de positionnement de la pièce peut comporter six repères 1 à 6, qui sont indiqués sur la figure 2. Parmi ces repères, trois permettent la mise en appui de la pièce (les repères 1, 2 et 3, situés sur une face postérieure de la pièce sur la figure), deux permettent son orientation (les repères 4 et 5, situés sur une face longitudinale sur la figure), et le dernier permet sa mise en butée (le repère 6, situé sur la face transversale en sous-face de la tête 9). Lorsque l'aube 7 est mise en appui sur ses six repères, elle se trouve positionnée, en liaison avec le paramétrage de la machine d'usinage, de façon adéquate pour permettre l'usinage de ses zones d'extrémité 9 et 10.

A cause de la forme particulière de la pièce 7 et de sa destination, certains des points repère 1 à 6 sont obligatoirement positionnés sur les zones renflées de la pièce aux deux bouts d'une tige effilée. Dans le cas particulier représenté sur la figure 2, il s'agit des repères 1, 2, 4 et 6 pour la tête 9, et du repère 5 pour la queue 10.

Dans le cas d'application choisi pour illustrer au mieux sa mise en oeuvre, l'invention vise à l'usinage de la tête 9 sur sa face longitudinale antérieure, en avant sur la figure 2, qui porte les repères 1 et 2. Ces derniers doivent donc être libres pour permettre le passage de l'outil d'usinage.

Le procédé d'usinage selon l'invention utilise, pour le positionnement et le blocage de la pièce en vue de son usinage, un dispositif porte-pièce qui se compose de plusieurs éléments, dont un corps de base 23, un élément 21 pouvant être fixé de manière amovible sur le corps 23, et un collier d'enserrage de la tige de l'aube.

Le collier 11, illustré sur la figure 3, est destiné à enserrer 35 la tige 8 de la pièce 7, près de la tête 9. L'ensemble est destiné à 2879117 11 être disposé dans le dispositif porte-pièce, et à y être fixé, notamment par fixation d'une bride sur une face supérieure 12 du collier 11. A cet effet, le collier 11 est pourvu sur sa face supérieure d'une plaque de renfort 13 qui est sensiblement centrée sur sa surface et sur laquelle la bride viendra en appui.

Le collier 11 se compose d'une partie supérieure formant un couvercle ouvrant 15 et d'une partie inférieure formant assise 16. Leurs situations relatives sont définies par rapport à la position normale d'utilisation ultérieure du collier dans le porte-pièce, dans laquelle le collier repose sur le porte-pièce par sa face inférieure. Ces deux parties sont reliées l'une à l'autre sur un côté par un système d'articulation en rotation autour d'un axe longitudinal 17, si bien que la partie supérieure 15 peut pivoter entre une position d'ouverture et une position de fermeture du collier.

La partie inférieure 16 présente une surface supérieure de forme concave complémentaire de la forme de la tige de l'aube 7 dans sa partie adjacente à la tête 9. Il est prévu sur cette surface supérieure des plaques d'appui de l'aube 14, qui sont de préférence au nombre de deux.

La partie supérieure 15 du collier est quant à elle pourvue, sur sa face inférieure, d'une butée 18 destinée à venir en appui sur la tige de l'aube, de façon à la maintenir parfaitement plaquée contre la surface de la partie inférieure 16 en position de fermeture du collier autour de la tige. De plus, son épaisseur diminue d'un bord longitudinal à l'autre, de la gauche vers la droite sur la figure. Ceci permet avantageusement, lorsque le collier enserrant l'aube 7 est en place dans le corps 23 du porte-pièce, et qu'il est fixé par serrage dans cette position, d'orienter l'effort de serrage légèrement vers une portée 34 disposée sur le porte-pièce.

Les faces externes supérieure et inférieure du collier sont de forme plane.

Le collier 11 est équipé d'un système de verrouillage en position fermée 19, le verrouillage étant assuré notamment par vissage.

2879117 12 Il comporte une portée proéminente 36 qui s'étend en direction longitudinale à partir de la face transversale, vers l'avant du plan de la figure. Cette portée est destinée à venir en butée contre le repère 6 de la pièce à usiner, c'est-à-dire en butée axiale sur la tête 9, lorsque le collier 11 est en place autour de la tige 8 dans sa position d'utilisation, près de la tête 9.

Enfin, la partie inférieure 16 du collier est équipée sur sa face inférieure, qui est destinée à venir reposer sur le porte-pièce, de plaques de renfort 20.

Le dispositif porte-pièce comporte d'autre part un élément amovible 21 qui est destiné à être fixé sur le corps 23. La fixation peut être effectuée au moyen d'un système de fixation classique, notamment par une vis 22 venant se fixer dans un orifice coopérant sur le corps 23.

L'élément amovible 21 présente, dans le mode de réalisation préféré représenté sur les figures, une forme générale allongée, qui facilite sa manipulation et diminue son encombrement. L'invention prévoit avantageusement que cet élément soit associé à un second élément de taille plus importante, qui n'est pas représenté sur les figures, faisant office de détrompeur, c'est-à-dire interdisant, par l'encombrement stérique qu'il génère, le montage du porte-pièce dans la machine d'usinage lorsque l'élément amovible est fixé sur le corps de base.

L'élément amovible porte sur sa face supérieure, qui est définie, comme pour le collier 11, par rapport à la position normale d'utilisation de l'élément lorsqu'il est fixé sur le corps de base, deux portées proéminentes 31 et 32. Ces portées sont destinées à entrer en contact avec les repères 1 et 2 de la pièce à usiner, sur la face inférieure de la tête 9 lorsque l'aube 7 est installée dans le corps du dispositif porte-pièce.

Le corps de base 23 du dispositif porte-pièce est représenté sur la figure 5. Il est constitué, comme tous les autres éléments du dispositif, en un matériau métallique. Il présente une forme générale de base rectangulaire, cette caractéristique n'étant 2879117 13 cependant nullement limitative de l'invention. Le corps de base est destiné à être fixé sur la machine d'usinage au moyen d'une tige de montage 24 qui est disposée sur une face latérale du corps 23.

Dans sa zone d'extrémité latérale opposée, le corps 23 présente une gorge 25 de réception de la tige 8 de la pièce à usiner, dans laquelle la tige contient dans toute sa longueur, seules la tête et la queue dépassant du corps 23 à ses deux extrémités. L'axe de la gorge 25 est perpendiculaire à l'axe de la tige de montage à la machine d'usinage 24. La gorge 25 se voit ainsi dans le plan du dessin sur la figure 5.

La gorge 25 présente de préférence une forme concave complémentaire de la forme de la tige de l'aube. Lorsque cette dernière est mise en place dans le corps 23, elle n'entre en contact qu'avec les portées prévues à cet effet dans le porte-pièce (portées 31 à 36).

Dans sa partie de réception de l'extrémité de la tige 8 portant la tête 9, en haut sur la figure, la gorge 25 s'élargit et se creuse pour former un logement de réception 26 pour le collier 11 enserrant la tige 8 de la pièce à usiner.

Sur la figure 5 on a représenté l'élément amovible 21 en position fixée sur le corps 23. Dans cette position, les portées 31 et 32 sont dirigées vers le haut, prêtes à venir en contact respectivement avec les repères 1 et 2 de la tête 9 lorsque la pièce est installée dans le corps 23, la tige 8 étant positionnée dans sa gorge de réception 25.

Le corps 23 est équipé de plusieurs des portées formant, avec les portées 31, 32 et 36 déjà décrites, le jeu de portées de positionnement de lapièce destinées à venir en contact sur les repères de positionnement 1 à 6 de cette dernière lorsque celle-ci est en place dans le corps 23.

Dans la gorge 25, dans une zone terminale de réception de l'extrémité de la tige portant la queue 10 (en bas de la gorge sur la figure 5), une portée 33 est destinée à venir en contact avec le repère 3 de la pièce posée dans la gorge 25. Cette portée présente une forme complémentaire de la forme de la pièce à cet endroit. Dans le cas de réalisation préféré illustré sur les figures, elle présente une forme plane sur laquelle la tige vient simplement prendre appui. Ce mode de réalisation n'est cependant pas limitatif de l'invention, et l'homme du métier saura adapter la forme de cette portée, tout comme celle des autres portées, leur nombre et leur positionnement, en fonction de la forme particulière de la pièce à usiner.

Dans cette même zone terminale de réception de la partie queue 10 de la pièce, le corps 23 comporte une portée proéminente 35, d'axe perpendiculaire à l'axe de la gorge 25, qui est destinée à venir en butée latérale contre le repère 5 présent sur la queue 10 de la pièce.

Enfin, dans la zone terminale opposée de la gorge 25, celle recevant la partie tête 9 de la pièce, le corps 23 comporte une portée proéminente 34, d'axe également perpendiculaire à l'axe de la gorge 25, qui est destinée à venir en butée latérale contre le repère 4 porté par la tête 9 de la pièce.

Les portées de positionnement 31, 32, 33, 34, 35 et 36 sont dans l'exemple de réalisation ici décrit des portées fixes. Cependant, on peut également prévoir dans le cadre de l'invention d'utiliser une ou plusieurs portées rétractables, c'est-à-dire qui peuvent être rétractées par tout moyen connu de façon classique afin de supprimer le contact avec les repères portés par la pièce à un moment donné du procédé d'usinage.

Sur le corps 23 du porte-pièce est également disposé un jeu de portées de blocage de la pièce une fois que celle-ci a été positionnée dans le porte-pièce au moyen du jeu de portées de positionnement. Ces portées sont destinées à venir en contact sur la pièce en des points qui sont choisis, en fonction de la configuration particulière de la pièce, pour consolider le positionnement de cette dernière dans le porte-pièce, et pour présenter une meilleure résistance aux efforts exercés sur la pièce lors de l'usinage. Ces portées sont de préférence choisies de façon à constituer chacune une doublure d'une portée de positionnement, c'est-à- dire à 2879117 15 présenter une orientation parallèle et une position proche sur le corps 23. Elles sont, suivant leur position sur le corps 23, fixes ou déployables.

Sur la pièce à usiner, les repères de contact pour les portées de blocage sont illustrés sur la figure 6, sur laquelle ils sont référencés par 1', 2', 3', 5', 5" et 6'. Les repères 5' et 5" sont situés l'un sous l'autre par rapport au plan de la figure.

En particulier, les repères 1' et 2' sont situés sur le collier d'enserrage de la tige 1 1, sur une même face de l'ensemble que les repères de positionnement 1 et 2. A ces deux repères 1' et 2' correspondent sur le corps 23 des portées 31' et 32' (figure 9). Ces dernières ont la particularité d'être déployables suivant un axe parallèle à l'axe des portées 31 et 32. Elles sont situées sur le corps 23 dans le logement 26 ménagé pour le collier 11. Elles présentent de préférence une extrémité de forme bombée, afin de constituer un point d'appui précis quelle que soit l'inclinaison de la pièce dans le corps 23, et une hauteur réglable au moyen d'un piston monté sur ressort ou de tout autre système connu de façon classique. Elles sont destinées à venir en butée sur la face inférieure du collier 1 1, qui est avantageusement plane, si bien que leur appui est stable. On évite ainsi un contact direct des portées sur la tige de la pièce 7, qui pourrait endommager la pièce. Les portées 31' et 32' sont de préférence disposées de telle sorte qu'elles viennent en appui sur le collier symétriquement de part et d'autre de sa médiane, le plus loin l'une de l'autre afin de conférer plus de stabilité à l'ensemble.

Dans cette même zone terminale de la gorge 25, le corps 23 comporte une portée supplémentaire 36' qui est destinée à venir en contact axial avec le repère 6' porté par le collier 11 enserrant la tige 8. Cette portée permet de bloquer l'ensemble pièce-collier dans le corps 23 suivant le même axe longitudinal que la portée de positionnement 36.

Une portée de blocage 33' disposée dans la gorge 25, sur l'axe longitudinal de cette dernière, est destinée à venir en contact sur le repère 3'. Cette portée présente de préférence une forme concave complémentaire de la forme de la tige 8 à cet endroit. Cette 2879117 16 portée permet de soutenir la tige et d'éviter sa déformation sous l'effet des efforts exercés sur elle lors des opérations d'usinage de la tête et/ou de la queue. Cette portée est de préférence déployable. Son déploiement peut être commandé par tout système classique, notamment au moyen d'un piston monté sur ressort. Sa surface d'appui pour la tige est choisie suffisamment importante pour permettre une bonne adhérence de cette dernière à sa surface. De plus, sa position le long de l'axe longitudinal de la gorge 25 est de préférence choisie de manière à ce que cette portée se trouve sensiblement au centre du triangle de sustentation formé par les butées 31', 32' et 33, si bien qu'on obtient avantageusement une meilleure résistance aux efforts exercés sur la tige lors des opérations d'usinage.

Enfin, sur le corps 23 sont disposées deux portées proéminentes déployables suivant des axes parallèles, qui sont destinées à venir en butée contre les repères 5' et 5". Une seule de ces portées, de référence 35', est visible sur les figures (figure 5). La seconde portée, qui correspondrait à une référence 35", se situe juste en dessous de la portée 35' par rapport au plan de la figure.

Ces portées se déploient en direction transversale de la gorge 25 suivant un axe parallèle à l'axe de la portée 35, si bien qu'elles viennent en butée latérale contre les repères 5' et 5" sur la queue 10 de l'aube. Leur déploiement peut être commandé par tout système connu de façon classique, notamment au moyen d'un piston monté sur ressort. Dans le mode de réalisation préféré représenté sur la figure, ce système est commandé en 27. Ces deux portées sont en outre éloignées au maximum l'une de l'autre, pour venir en contact sur des repères 5' et 5" qui sont le plus loin possible l'un de l'autre sur la face latérale de la queue 10. Ceci permet avantageusement d'éviter toute torsion de la pièce lors de l'usinage. Il est à noter que dans cette configuration particulière, il n'est pas nécessaire de libérer les repères 5, 5' et 5", de même que les repères 4 et 6, situés respectivement sur la queue 10 et sur la tête 9, pour permettre le passage de l'outil d'usinage. Dans le cas contraire, des repères de blocage auraient été choisis à des endroits différents sur la pièce, et décalés par rapport à la position des repères de positionnement ici illustrée pour être positionnés sur la tige 8.

2879117 17 Dans le mode de réalisation préféré objet du présent exemple, aucune portée de blocage ne vient doubler la portée de positionnement 34 venant en butée sur le repère 4 (en zone latérale sur la tête 9). II est cependant possible de prévoir une telle portée dans le cadre de l'invention, pour des cas où les efforts exercés sur la pièce lors de l'usinage présenteraient une direction telle qu'il soit avantageux de consolider la fixation de la pièce dans cette zone, afin d'éviter qu'elle ne se déforme au cours de l'usinage.

La surface d'appui des différentes portées sur la pièce à usiner est choisie de manière à s'assurer qu'elles ne généreront pas de marques sur cette dernière. Ainsi, dans le cas des portées de surface de contact circulaire, leur diamètre est notamment supérieur à 3 mm.

Un maintien complémentaire de la pièce 7 en position d'usinage (la pièce 7 étant enserrée par le collier 11 en place dans le corps 23) est assuré par des brides de serrage dont le porte-pièce est équipé à cet effet.

Une première bride 28, qui est schématisée sur la figure 8, est destinée à venir en appui sur le collier 11, afin de le maintenir en position dans son logement de réception sur le corps 23. Cette bride 28 est fixée sur le corps 23 au moyen d'une butée de blocage 29. Elle appuie sur la face supérieure de la partie ouvrante du collier 11 par l'intermédiaire d'une butée 30 de surface d'appui plane et de taille relativement importante, apparaissant sur la figure 9. La bride 28 est destinée à venir en contact sur une zone d'appui 37 du collier 1 1, qui est illustrée sur la figure 7. Cette zone est de préférence environ centrée sur la face supérieure du collier 11, à mi-chemin entre les repères 1' et 2'.

Les autres brides du porte-pièce sont disposées de façon à renforcer le blocage de la pièce dans la position qui lui a été imposée, et à constituer des contre-efforts améliorant la résistance aux efforts exercés sur la pièce au niveau de certaines des portées de blocage. Leurs zones d'appui sur la pièce sont déterminées en fonction d'une part de la forme de la pièce à usiner, et d'autre part des opérations particulières d'usinage. Dans le mode de réalisation 2879117 18 préféré représenté sur les figures, l'invention prévoit avantageusement trois brides supplémentaires, qui sont destinées à maintenir la tige dans sa partie terminale adjacente à la queue 10. Une bride 41, dont la position est commandée en 42, est destinée à venir en appui sur la zone 38 de la tige 8, sur un bord latéral de celle-ci, près de la queue 10. Cette bride permet de presser la tige 8 contre la surface de la gorge 25.

A l'opposé de la bride 41 par rapport à l'axe longitudinal de la gorge 25 est disposée une bride 43, dont la position est commandée en 44. La bride 44 est destinée à venir appuyer, dans la même direction que la bride 41, contre la zone 39 de la tige 8, sur un bord latéral opposé à la zone 38, également près de la queue 10.

L'association des brides 41 et 43 permet de maintenir la tige 8 bloquée d'une manière latéralement stable dans la gorge 25, et en particulier d'éviter ses mouvements de rotation lors de l'usinage de la queue 10. Leur surface d'appui sur la pièce, comme celle des autres brides utilisées dans le porte-pièce, est relativement importante, si bien qu'on s'assure avantageusement qu'elles ne marqueront pas la pièce. Afin de respecter la fragilité de la tige 8, qui est de forme fine, la bride 41 se présente de préférence sous forme d'une simple butée, qui n'exerce qu'un faible effort sur la tige, alors que la bride 43 est une véritable bride de serrage, qui exerce sur la tige un effort plus important.

Enfin, une bride supplémentaire 45, dont la position est commandée en 46, est destinée à venir en appui axial sur une zone 40 de la queue 10, en résistance aux efforts s'exerçant sur la pièce au niveau des portées 36 et 36'.

Le procédé d'usinage de l'aube 7 procède comme suit.

La première étape de ce procédé consiste en la mise en 30 place de l'aube 7 dans le porte-pièce suivant l'invention.

Pour cela, le collier 11 est tout d'abord positionné et verrouillé en position de fermeture autour de la tige 8 de la pièce, près de la tête 9, et de façon telle que la portée 36 vienne en butée sur le repère 6 de la pièce.

2879117 19 L'élément amovible 21 est fixé au corps de base 23, par vissage de la vis 22 dans l'orifice 47 prévu à cet effet dans le corps de base.

L'ensemble pièce - collier est ensuite positionné dans le corps 23, en disposant la tige 8 dans la gorge 25 et le collier 11 dans son logement 26. Dans cette position, la tête 9 vient s'appuyer par ses repères 1 et 2 sur les portées 31 et 32 de l'élément amovible. La portée 36' vient en butée contre le repère 6' du collier 11. La queue 10 dépasse quant à elle du corps 23. Les repères 3, 4 et 5 sont en appui sur les portées respectives 33, 34 et 35 du corps 23. La pièce se trouve alors positionnée dans le porte-pièce de façon adéquate pour assurer, en relation avec les paramètres de commande de la machine d'usinage, un usinage correct de ses deux zones d'extrémité.

La bride 28 est alors serrée sur l e collier 1 1, de manière à le maintenir fixé dans cette position, puis on déploie les portées 31' et 32' de manière à les amener en contact avec les repères 1' et 2' sur le collier 11. Le collier 11 joue de ce fait deux rôles différents dans le porte-pièce: d'une part il permet une fixation de la pièce qui est solide et sans risque de dommage pour cette dernière, et d'autre part il permet de réaliser un transfert des points d'appui de la pièce dans le portepièce, entre les repères 1 et 2 qui se trouvent sur la surface de la tête à usiner, et les repères 1' et 2' qui se trouvent sur sa surface.

On déploie ensuite, les unes après les autres, les autres portées de blocage, à savoir les portées 33', 34', 35', ainsi que la portée de mise en contact avec le repère 5", qui n'est pas représentée sur la figure, mais qui répondrait à une référence 35".

Une fois cette opération effectuée, et après vérification que la pièce est bien en contact avec toutes les portées, on détache l'élément amovible 21, de manière à libérer l'accès aux repères 1 et 2 portés par la tête 9. La pièce, qui est maintenue bloquée dans sa position initiale, ne bouge pas.

Le maintien en blocage de la pièce dans le porte-pièce est 2879117 20 ensuite renforcé par serrage des brides 41, 43 et 45. Cette opération permet également d'équilibrer le serrage global de la pièce dans le portepièce, et d'éviter toute déformation de la pièce lors des opérations d'usinage.

On obtient alors la configuration illustrée sur les figures 8 et 9. La pièce est prête pour l'usinage de ses deux zones d'extrémité, dont les faces à usiner sont accessibles. A titre d'exemple, l'opération d'installation de la pièce dans le porte-pièce peut être réalisée en environ 1 minute, ce qui est tout à fait avantageux dans le cadre de l'usinage de pièces en série.

Le porte-pièce est fixé dans la machine d'usinage au moyen de la tige de montage 24. Toutes les opérations d'usinage qui sont nécessaires sur chacune des faces de la tête et de la queue de la pièce sont ensuite effectuées, sans avoir à modifier la position de la pièce dans le portepièce.

Le temps global nécessaire à l'usinage d'une pièce, incluant sa mise en place dans le dispositif porte-pièce suivant l'invention, est inférieur de plusieurs minutes à celui que requièrent les autres procédés classiques.

La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixés. En particulier, elle fournit un dispositif porte-pièce qui permet de positionner de façon adéquate et de bloquer dans la position obtenue une pièce telle qu'une aube de turbine, et de réaliser avec ce même montage toutes les opérations d'usinage d'une ou plusieurs des zones d'extrémité de la pièce, et ceci dans plusieurs plans d'orientations différentes. Ce dispositif est simple à utiliser, et la mise en place de la pièce en son intérieur est rapide à effectuer. Les zones d'extrémité à usiner de la pièce y sont accessibles pour l'usinage, et la tige n'est ni déformée ni marquée pendant ces opérations.

Il ressort néanmoins de ce qui précède que l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre qui ont été spécifiquement décrits et représentés sur les figures, et qu'elle s'étend au contraire à toute variante passant par le biais de moyens équivalents.

En particulier, on peut prévoir dans le cadre de l'invention d'utiliser plusieurs éléments amovibles et plusieurs colliers d'enserrage de la tige de la pièce, pour permettre le transfert de plusieurs repères de positionnement devant être libres d'accès pour l'usinage sur des zones situées au niveau de la tige.

Claims (3)

1. 22 REVENDICATIONS

   1. Procédé d'usinage d'une pièce (7) comportant une zone d'extrémité de forme renflée à usiner (9) en bout d'une tige effilée (8), notamment d'une aube de turbine, comportant: - une étape de positionnement de ladite pièce (7) consistant à mettre en place ladite pièce (7) dans le corps (23) d'un dispositif porte-pièce dans sa position d'usinage, en faisant correspondre un jeu de repères de positionnement (1 à 6) situés sur ladite pièce (7), avec un jeu de portées de positionnement homologues que présente à cet effet ledit dispositif (31 à 36), - et une étape de blocage consistant à déployer un jeu de portées (31', 32', 33', 35') de blocage de ladite pièce (7) dans la position ainsi obtenue, au moins une desdites portées de blocage (31') étant déployée dans la même direction qu'une portée de positionnement (31) correspondant à un repère (1) de la pièce devant être libre d'accès pour l'usinage, jusqu'à venir en butée au niveau de ladite tige (8) près de ladite zone d'extrémité à usiner (9), et pouvoir ainsi supporter les efforts d'usinage en remplacement de la portée de positionnement (31) homologue dudit repère (1) devant être libre d'accès pour l'usinage, qui est alors rétractée.

   2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone d'extrémité à usiner (9) porte deux repères (1, 2) devant être libres d'accès pour l'usinage, et en ce qu'on déploie deux portées de blocage (31', 32') venant en butée au niveau de ladite tige (8) en remplacement de deux portées rétractables (31, 32) de positionnement homologues desdits deux repères (1, 2).

   3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une extrémité opposée de forme renflée (10) de ladite pièce (7) est également usinée en blocage dans la même position dans ledit dispositif porte-pièce.

   4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la portée de positionnement (31) homologue dudit repère (1) devant être libre d'accès pour l'usinage est disposée sur un élément amovible (21) qui est fixé sur ledit corps (23) du dispositif porte-pièce, et ce qu'on rétracte ladite portée (31) par séparation dudit élément amovible (21) dudit corps (23).

   5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la portée (31') de remplacement de la portée de positionnement (31) homologue dudit repère (1) devant être libre d'accès est déployée en butée contre un collier (11) enserrant ladite tige (8) dans sa zone adjacente à ladite zone d'extrémité à usiner (9).

   6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on fixe ladite tige (8) dans ledit dispositif porte- pièce au moyen d'au moins une bride de serrage (28).

   7. Procédé selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ladite bride de serrage (28) vient en appui sur la surface dudit collier (11), sur une zone sensiblement centrée sur l'axe longitudinal de ladite tige (8) lorsque cette dernière est insérée dans ledit collier.

   8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que plusieurs desdites portées de positionnement (31, 32, 33, 35, 36) sont associées chacune à une portée de blocage (31', 32', 33', 35', 36') qui est déployée de manière à fournir une résistance aux mêmes efforts, en butée sur un repère (1', 2', 3', 5', 6') de ladite pièce proche dudit repère de positionnement homologue (1, 2, 3, 5, 6).
2. 2879117 24 9. Dispositif pour le positionnement et le blocage en position d'usinage d'une pièce (7) comportant une zone d'extrémité de forme renflée (9) en bout d'une tige effilée (8), notamment d'une aube de turbine, en vue de l'usinage de ladite zone d'extrémité (9), comportant: - un corps (23) de porte-pièce comportant une gorge (25) de réception de ladite tige (8), - une tige (24) de montage sur une machine d'usinage fixée audit corps (23), - un premier jeu de portées (31 à 36) de positionnement de ladite pièce (7) dans la position d'usinage par correspondance avec un jeu de repères homologues (1 à 6) que présente à cet effet ladite pièce (7), un élément temporaire (21) se fixant de façon amovible audit corps (23) et portant l'une des portées dudit premier jeu venant en correspondance avec un repère (1, 2) situé sur ladite zone d'extrémité (9) qui doit être libre d'accès pour l'usinage, - et un second jeu de butées (31', 32', 33', 35') déployables en blocage de ladite pièce (7) dans ladite position d'usinage, une ou plusieurs portées de blocage (31', 32') étant déployables, pour supporter les efforts d'usinage en remplacement des portées de positionnement (31, 32) homologues des repères (1, 2) devant être libres pour l'usinage.

   10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un collier (1 1) d'enserrage de la partie terminale de ladite tige (8) adjacente à ladite zone à usiner (9), qui épouse le contour de ladite tige (8), ledit collier (11) comportant notamment une portée (36) de positionnement de ladite pièce (7), et en ce que ledit corps (23) présente un logement (26) de réception dudit collier (11) enserrant ladite tige (8).
3. 2879117 25 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de fixation de ladite tige (8) sur ledit corps (23) dans ladite position d'usinage.

   12. Dispositif selon les revendications 10 et Il, caractérisé en ce que lesdits moyens comportent une bride (28) de fixation dudit collier (11) sur ledit corps (23).

   13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que ledit corps (23) comporte au moins une portée de blocage (31') qui est déployable dans ledit logement (26) dudit collier (Il), en remplacement d'au moins une portée de positionnement (31) disposée sur ledit élément amovible (21).

   14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'une desdites portées de blocage (33') est disposée dans la partie centrale de ladite gorge (25) sur la médiane de celle-ci.

   15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte des brides (41, 43, 45) de blocage de ladite tige (8) dans ladite position d'usinage, qui sont disposées de manière à stabiliser ladite pièce (7) pour éviter sa déformation lors de l'usinage.

   16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que lesdites portées (31 à 36, 31', 32', 33', 35', 36') présentent une surface de contact avec ladite pièce (7) suffisamment importante pour ne pas générer de marque sur sa surface, notamment de diamètre supérieur ou égal à 3 mm.

   17. Procédé de positionnement et de blocage d'une pièce (7) comportant une zone d'extrémité de forme renflée (9) en bout d'une tige effilée (8), notamment d'une aube de turbine, en vue de l'usinage de ladite zone d'extrémité (9), au moyen d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, suivant lequel: - on fixe ledit élément amovible (21) audit corps (23), - on enserre ladite tige (8) dans ledit collier (Il), au niveau de sa partie terminale adjacente à ladite zone d'extrémité à usiner (9), - on positionne ladite tige (8) dans ladite gorge (25), en appui sur lesdites portées de positionnement (31 à 36), on déploie lesdites butées de blocage (31', 32', 33', 35'), et on sépare ledit élément amovible (21) dudit corps (23).