FR3057481B1 - "outil pour usiner et galeter un trou perce, procede mis en œuvre au moyen d'un tel outil et piece obtenue par la mise en œuvre d'un tel procede" - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un outil (10) pour usiner et galeter un trou percé dans une pièce à usiner, comprenant un corps (11) globalement cylindrique s'étendant suivant une direction longitudinale (X) entre une extrémité distale (12) et une extrémité proximale (13), le corps étant configuré pour plonger dans le trou par l'extrémité distale dudit corps, le corps comprenant : - des moyens d'usinage (14) logés sur l'extrémité distale du corps et configurés pour aléser le trou, - au moins un étage (15) d'un ou plusieurs galets (15a) configurés pour galeter le trou, le ou les étages de galets étant agencés à distance des moyens d'usinage (14), entre l'extrémité distale et l'extrémité proximale du corps, - un conduit de pressurisation (17) logé dans le corps (11) et adapté pour recevoir un fluide (f), le conduit de pressurisation étant configuré pour appliquer, via le fluide (f), une pression de galetage (P) au ou aux galets (15a), de sorte à déplacer radialement le ou les galets par rapport au corps vers une position radiale et à maintenir le ou les galets dans ladite position radiale.

Description

"OUTIL POUR USINER ET GALETER UN TROU PERCE, PROCEDE MIS EN ŒUVRE AU MOYEN D’UN TEL OUTIL ET PIECE OBTENUE PAR LA MISE EN ŒUVRE D’UN TEL PROCEDE"
DOMAINE TECHNIQUE L’invention concerne un outil pour usiner et galeter un trou percé dans une pièce à usiner, notamment une bielle pour un moteur à combustion interne de véhicule automobile. L’invention concerne également un procédé d’usinage et de galetage d’un trou percé dans une pièce à usiner, ainsi qu’une pièce obtenue par la mise en œuvre d’un tel procédé.
ETAT DE L’ART
Il est connu de l’art antérieur d’usiner puis de galeter un trou préalablement percé dans une pièce à usiner. L’usinage du trou vise à enlever de la matière au trou afin d’en ajuster le diamètre intérieur. Le galetage vise à obtenir un état de surface uni et lisse dans le trou. Le galetage s’opère sans nouvel enlèvement de matière dans le trou préalablement percé et usiné, notamment en compactant fortement la matière en surface dans le trou.
Or, ces opérations d’usinage et de galetage sont de manière classique réalisées au moyen d’un outil distinct, spécialement conçu pour l’opération qui lui est dédiée. Ainsi, un outil spécialement conçu pour usiner le trou préalablement percé dans la pièce à usiner est d’abord utilisé pour l’opération d’usinage, puis un outil spécialement conçu le galetage du trou préalablement percé et usiné est utilisé pour l’opération de galetage.
Cela est particulièrement contraignant que ce soit en termes de temps nécessaire pour usiner et galeter les pièces à usiner ou en termes de complexité pour mettre en œuvre de ces opérations. Par ailleurs, cela nécessite de prévoir un nombre important d’outils. Ces inconvénients ont en outre un impact non négligeable sur les coûts.
Le document US 4 367 576 propose un exemple d’outil permettant à la fois d’usiner et de galeter un trou percé dans une pièce à usiner. Pour cela, l’outil comprend un corps globalement cylindrique s’étendant suivant une direction longitudinale entre une extrémité proximale et une extrémité distale par laquelle le corps plonge dans le trou percé de la pièce à usiner. Le corps comprend lui-même des moyens d’usinage pour usiner le trou percé et un étage de galets pour galeter le trou percé après usinage. Les moyens d’usinage sont agencés au niveau de l’extrémité distale du corps tandis que les galets sont agencés à distance des moyens d’usinage suivant la direction longitudinale.
Dans ce document, les galets présentent une forme tronconique et coopèrent avec une portion du corps elle-même de forme tronconique. Le corps comprend en outre un piston qui, par l’intermédiaire d’un système de poussoir, permet de faire glisser les galets contre la portion tronconique du corps afin de déplacer les galets radialement par rapport au corps et ainsi ajuster la position des galets en fonction du diamètre du trou de la pièce à usiner. L’outil proposé dans ce document présente cependant l’inconvénient de nécessiter un nombre important de pièces mécaniques spécifiquement dédiées à la mise en œuvre du déplacement radial des galets. En effet, le déplacement radial des galets nécessite d’intégrer dans l’outil un piston, un système de poussoir comportant lui-même plusieurs pièces mécaniques et une portion tronconique avec laquelle les galets coopèrent. L’outil est donc compliqué à fabriquer.
Il existe donc un besoin de proposer un outil pour l’usinage et le galetage d’un trou percé dans une pièce à usiner permettant de réaliser un déplacement radial des galets par rapport au corps de l’outil mais qui reste simple à fabriquer.
PRESENTATION DE L’INVENTION
Pour répondre à ce besoin, la présente invention propose un outil pour usiner et galeter un trou percé dans une pièce à usiner comprenant un corps s’étendant suivant une direction longitudinale, muni de moyens d’usinage agencé à une extrémité du corps, d’un ou plusieurs galets agencés à distance des moyens d’usinage suivant la direction longitudinale et un conduit de pressurisation destiné à recevoir un fluide sous pression de manière à appliquer une pression au ou aux galets et ainsi déplacer radialement le ou les galets par rapport au corps et maintenir le ou les galets dans cette position.
Plus précisément, l’invention concerne un outil pour usiner et galeter un trou percé suivant un axe dans une pièce à usiner, l’outil comprenant un corps globalement cylindrique s’étendant suivant une direction longitudinale entre une extrémité distale et une extrémité proximale, le corps étant configuré pour plonger dans le trou de la pièce à usiner par l’extrémité distale dudit corps, le corps comprenant : - des moyens d’usinage logés sur l’extrémité distale du corps et configurés pour aléser le trou de la pièce à usiner, - au moins un étage d’un ou plusieurs galets, le ou les galets étant configurés pour galeter le trou de la pièce à usiner, le ou les étages de galets étant agencés à distance des moyens d’usinage, entre l’extrémité distale et l’extrémité proximale du corps, - un conduit de pressurisation logé dans le corps et adapté pour recevoir un fluide, le conduit de pressurisation étant configuré pour appliquer, via le fluide, une pression de galetage au ou aux galets, de sorte à déplacer radialement le ou les galets par rapport au corps vers une position radiale et à maintenir le ou les galets dans ladite position radiale.
Selon différents modes de réalisation de l’invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - l’outil comprend un conduit d’arrosage, le conduit d’arrosage comprenant un orifice d’entrée par l’intermédiaire duquel le conduit d’arrosage est relié au conduit de pressurisation et un orifice de sortie agencé sur l’extrémité distale du corps ; - l’orifice d’entrée du conduit d’arrosage comprend des moyens de fermeture du conduit d’arrosage configurés pour autoriser le passage du fluide depuis le conduit de pressurisation vers le conduit d’arrosage dans une position ouverte et pour empêcher le passage du fluide depuis le conduit de pressurisation vers le conduit d’arrosage dans une position fermée ; - l’outil comprend des moyens d’entraînement en rotation du corps configurés pour entraîner en rotation le corps autour de la direction longitudinale à une première vitesse de rotation, dite vitesse d’usinage, lorsque les moyens d’usinage usinent le trou de la pièce à usiner, et pour entraîner le corps en rotation à une deuxième vitesse de rotation, dite vitesse de galetage, lorsque le ou les galets galettent le trou de la pièce à usiner ; - l’outil comprend des moyens d’activation des moyens de fermeture configurés pour déplacer les moyens de fermeture en position ouverte, lorsque les moyens d’entraînement en rotation entraînent le corps en rotation à la vitesse d’usinage et pour déplacer les moyens de fermeture en position fermée, lorsque les moyens d’entraînement en rotation entraînent le corps en rotation à la vitesse de galetage, la vitesse d’usinage étant différente de la vitesse de galetage ; - l’outil comprend des moyens d’orientation configurés pour pivoter le corps autour d’un axe sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale, de sorte que la direction longitudinale suivant laquelle s’étend le corps forme avec ledit axe un angle d’orientation prédéterminé ; - le ou les galets sont réalisés en céramique ; - le ou les galets sont de forme sphérique ; - le ou les galets sont montés sur le corps par une liaison rotule ; - le corps comprend une pluralité d’étages d’un ou plusieurs galets, lesdits étages étant agencés à distance les uns des autres suivant la direction longitudinale. L’invention a également pour objet un procédé d’usinage et de galetage d’un trou percé suivant un axe dans une pièce à usiner, le procédé étant mis en œuvre au moyen d’un outil tel que précédemment décrit, le procédé comprenant les étapes de : - plongée du corps dans le trou de la pièce à usiner par l’extrémité distale dudit corps, - usinage du trou de la pièce à usiner, - galetage du trou de la pièce à usiner, l’usinage et le galetage du trou étant réalisés au cours d’un même mouvement de plongée du corps dans le trou, une pression de galetage étant appliquée au ou aux galets par le fluide du conduit de pressurisation de sorte à déplacer radialement le ou les galets par rapport au corps vers une position radiale et à maintenir le ou les galets dans ladite position radiale.
Selon différents modes de réalisation de l’invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - lors de l’étape d’usinage du trou de la pièce à usiner, le trou est arrosé par le fluide ; - lors de l’étape d’usinage du trou de la pièce à usiner, le corps est entraîné en rotation autour de la direction longitudinale à une première vitesse de rotation, dite vitesse d’usinage ; - lors de l’étape de galetage du trou de la pièce à usiner, le corps est entraîné en rotation autour de la direction longitudinale à une deuxième vitesse de rotation, dite la vitesse de galetage ; - le trou de la pièce à usiner est arrosé, lorsque la vitesse de rotation du corps autour de la direction longitudinale est égale à la vitesse d’usinage, la vitesse d’usinage et la vitesse de galetage étant différentes ; - lors de l’étape de plongée du corps dans le trou de la pièce à usiner, le corps est pivoté autour d’un axe perpendiculaire à la direction longitudinale de sorte que la direction longitudinale suivant laquelle s’étend le corps forme avec ledit axe un angle d’orientation prédéterminé. L’invention a aussi pour objet une pièce obtenue par la mise en œuvre du procédé tel que précédemment décrit, ladite pièce présentant un trou s’étendant suivant un axe entre une première et une deuxième extrémité, lesdites extrémités présentant un diamètre élargi par rapport au diamètre du reste du trou.
La pièce est par exemple une bielle pour un moteur à combustion interne de véhicule automobile.
PRESENTATION DES DESSINS L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l’invention donné à titre d’exemple purement illustratif et non limitatif, en référence au dessin schématique annexé : - la figure 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d’un outil pour usiner et galeter un trou percée dans une pièce à usiner, selon un mode de réalisation de l’invention ; - les figures 2a et 2b sont des vues schématiques, en coupe longitudinale, d’un outil pour usiner et galeter un trou percée dans une pièce à usiner, selon un autre mode de réalisation de l’invention que celui illustré à la figure 1 ; - la figure 3 est un ordinogramme d’un procédé d’usinage et de galetage d’un trou percée dans une pièce à usiner, selon un mode de réalisation de l’invention ; - les figures 4a, 4b, 4c et 4d sont respectivement une vue de dessus, une vue de détail de la figure 4a, une vue en coupe et une vue de détail de la figure 4c d’une bielle pour un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile, après mise en œuvre du procédé illustré à la figure 3.
DESCRIPTION DETAILLEE
La figure 1 montre un outil 10 pour usiner et galeter un trou percé dans une pièce à usiner suivant un axe selon un mode de réalisation de l’invention. Les figures 2a et 2b montrent un outil 10 pour usiner et galeter un trou percé dans une pièce à usiner selon un autre mode de réalisation de l’invention. Les éléments communs entre ces deux modes de réalisation présentent les mêmes références. Le trou est un trou débouchant dont un exemple est illustré sur les figures 4a à 4d.
La pièce à usiner est par exemple une bielle pour un moteur à combustion interne (non représenté) de véhicule automobile. Un exemple de bielle 100 après usinage et galetage par l’outil 10 est représenté aux figures 4a à 4d. La bielle 100 s’étend suivant un axe de bielle 103 et comprend un pied de bielle 104 destiné à être relié à un piston (non représenté) du moteur à combustion interne par l’intermédiaire d’un axe de piston (non représenté), une tête de bielle 105 destinée à être reliée à un vilebrequin (non représenté) du moteur de combustion interne et un corps de bielle 106 par l’intermédiaire duquel la tête de bielle 105 est reliée au pied de bielle 104. Le trou 101 est par exemple percé dans le pied de bielle 104 et accueille l’axe du piston, l’axe 102 du trou 101 étant perpendiculaire à l’axe de bielle 103. L’outil 10 comprend un corps 11 globalement cylindrique s’étendant suivant une direction longitudinale X entre une extrémité distale 12 et une extrémité proximale 13, l’extrémité distale 12 du corps 11 étant adaptée pour s’insérer dans le trou 101 de la pièce 100 à usiner. Le corps 11 est configuré pour plonger dans le trou 101 de la pièce 100 à usiner par l’extrémité distale 12.
Le corps 11 comprend des moyens d’usinage 14 agencés sur l’extrémité distale 12 dudit corps 11 et configurés pour usiner le trou 101 de la pièce à usiner 101 et au moins un étage 15 d’un ou plusieurs galets 15a agencé à distance des moyens d’usinage 14, entre l’extrémité distale 12 et l’extrémité proximale 13 du corps 11, le ou les galets 15a étant configurés pour galeter le trou 101 de la pièce 100 à usiner.
De cette manière, l’extrémité distale 12 du corps 11 qui porte les moyens d’usinage 14 plonge en premier dans le trou 101 de la pièce 100 à usiner, les moyens d’usinage 14 commençant ainsi à usiner le trou 101, puis tandis que l’extrémité distale 12 du corps 11 et donc les moyens d’usinage 14 s’enfoncent dans le trou 101, le cas échéant poursuivant l’usinage dudit trou 101, le ou les galets 15a s’introduisent aussi dans le trou 101 et galettent la portion du trou 101 déjà usinée par les moyens d’usinage 14. Il n’est donc pas nécessaire de réaliser l’usinage et le galetage du trou 101 de la pièce 100 à usiner en deux mouvements distincts comprenant un mouvement d’aller pendant lequel le corps 11 plonge dans le trou 101 et les moyens d’usinage 14 usinent ledit trou 101 et un mouvement de retour pendant lequel le corps 11 se retire du trou 101 et le ou les galets 15a galettent le trou 101 préalablement usiné par les moyens d’usinage 14. En effet, le fait que le ou les galets 15a soient agencés à distance des moyens d’usinage 14 permet de réaliser l’usinage et le galetage du trou 101 de la pièce 100 à usiner suivant un unique mouvement d’aller dans ledit trou 101. Autrement dit, l’usinage et le galetage du trou 101 de la pièce 100 à usiner sont réalisés au cours du même mouvement de plongée du corps 11 dans ledit trou 101.
Cela est particulièrement avantageux car les chocs sont évités sur le ou les galets 15a ce qui permet d’augmenter leur durée de vie. Cela permet en outre d’obtenir un meilleur état de surface du trou 101. En particulier, un taux de portance RPK de 0.1 pm selon la norme ISO 13565 peut être obtenu pour le trou 101. Par ailleurs, le fait d’augmenter la durée de vie du ou des galets 15a permet en outre de réduire la qualité de l’usinage, donc d’appliquer une charge moindre à la surface du trou 101 via les moyens d’usinage 14, et de compenser cela en appliquant une charge plus importante à la surface du trou 101 via le ou les galets 15a. Cela a donc pour effet d’augmenter la durée de vie des moyens d’usinage 14. L’outil 10 permet en outre de réduire le temps pour usiner et galeter le trou 101 d’une pièce 100 à usiner, car un unique mouvement d’aller suffit pour réaliser ces deux opérations.
Les moyens d’usinage 14 comprennent par exemple une plaquette faisant saillie depuis une surface latérale 16 du corps 11. La plaquette 14 est par exemple réalisée à partir de céramique, de carbure ou de cermet.
Le ou les galets 15a font par exemple saillie depuis la surface latérale 16 du corps 11. Le ou les galets 15a sont par exemple réalisés à partir de céramique. Le ou les galets 15a présentent par exemple une forme sphérique.
Le ou les galets 15a sont par exemple montés dans le corps 11 par une liaison rotule. Le ou les galets 15a peuvent donc tourner sur eux-mêmes par rapport au corps 11. Cela a pour avantage d’user les galets 15a de manière uniforme sur toute leur surface et donc d’augmenter leur durée de vie.
Chaque étage 15 de galets 15a peut comprendre une pluralité de galets 15a équirépartis autour de la direction longitudinale X. Le corps 11 peut comprendre une pluralité d’étages 15 d’un ou plusieurs galets 15a, lesdits étages 15 étant agencés à distance les uns des autres suivant la direction longitudinale X.
Dans les exemples illustrés aux figures 1, 2a et 2b, le corps 11 comprend un étage 15 de deux galets 15a agencés de manière diamétralement opposés par rapport à la direction longitudinale X. L’outil 10 comprend par exemple des moyens d’entraînement en translation (non représentés) du corps 11 configurés pour entraîner le corps 11 en translation suivant l’axe 102 du trou 101 de la pièce 100 à usiner. L’outil 10 comprend en outre des moyens d’entraînement en rotation (non représentés) du corps 11 configurés pour entraîner en rotation le corps autour de la direction longitudinale X. Les moyens d’entraînement en rotation sont par exemple configurés pour entraîner le corps 11 en rotation à une première vitesse de rotation, dite vitesse d’usinage VUSî, lorsque les moyens d’usinage 14 usinent le trou 101 de la pièce 100 à usiner, et pour entraîner le corps 11 en rotation à une deuxième vitesse de rotation, dite vitesse de galetage Vgai, lorsque le ou les galets 15a galettent le trou 101 de la pièce à usiner préalablement usiné.
La vitesse d’usinage VUSi peut être égale à la vitesse de galetage Vgai. Les vitesses d’usinage Vusi et de galetage Vgai sont par exemple égales à 4000tr/min, lorsque la pièce 100 à usiner est réalisée à partir d’acier et que la plaquette 14 et les galets 15a sont réalisés à partir de céramique.
En variante, la vitesse d’usinage VUSi peut être différente de la vitesse de galetage Vgai. L’outil 10 comprend en outre un conduit de pressurisation 17 logé dans le corps 11 et adapté pour recevoir un fluide f, le conduit de pressurisation 17 étant configuré pour appliquer, via le fluide, une pression de galetage P au ou aux galets 15a, de sorte à déplacer radialement le ou les galets 15a par rapport au corps 11 vers une position radiale et à maintenir le ou les galets 15a dans cette position radiale.
De cette manière, il est possible d’ajuster la charge que le ou les galets 15a appliquent au trou 101 de la pièce 100 à usiner, lorsque le corps 11 est plongé dans ledit trou 101 et que le ou les galets 15a galettent ledit trou 101. Il est aussi possible d’ajuster la pression de galetage P appliquée au ou aux galets 15a et donc d’ajuster la charge de galetage que le ou les galets 15a appliquent au trou 101 de la pièce 100 à usiner en fonction de la qualité d’état de surface recherchée. Par ailleurs, cela permet de compenser l’état d’usure du ou des galets 15a, la pression de galetage P appliquée au ou aux galets 15a pouvant être augmentée pour éloigner le ou les galets 15a de la direction longitudinale X à mesure que le ou les galets 15a s’usent. Le ou les galets 15a ont donc une durée de vie augmentée.
En outre, le déplacement radial du ou des galets 15a vers la position radiale et le maintien du ou des galets 15a dans cette position sont réalisés sans qu’il soit nécessaire d’ajouter un nombre important de pièces mécaniques. En effet, il suffit de ménager un conduit de pressurisation 17 dans le corps 11. L’outil 10 est donc simple à fabriquer. Cela permet aussi de réduire les coûts associés à la fabrication de l’outil 10. La pression de galetage P est par exemple comprise entre 20 et 70 bars, de préférence entre 25 et 35 bars.
Le conduit de pressurisation 17 est par exemple relié à un réservoir (non représenté) configuré pour injecter du fluide dans le conduit de pressurisation 17 et ainsi faire varier la pression du fluide dans le conduit de pressurisation 17 et donc la pression de galetage P appliquée au ou aux galets 15a en fonction de la quantité de fluide injecté dans le conduit de pressurisation 17.
Le conduit de pressurisation 17 peut comprendre une première portion de conduit 18 s’étendant suivant la direction longitudinale X et une ou plusieurs deuxièmes portions de conduit 19 s’étendant chacune globalement radialement par rapport à la direction longitudinale X, depuis la première portion de conduit 18 jusqu’au ou à l’un des galets 15a. Le ou les galets 15a baignent donc en partie dans la deuxième portion de conduit 19 qui lui est dédiée, de sorte que le fluide injecté dans le conduit de pressurisation 17 applique directement au ou aux galets 15a la pression de galetage P. Autrement dit, la pression de galetage P est égale à la pression du fluide injecté dans le conduit de pressurisation 17. L’outil 10 peut aussi comprendre un conduit d’arrosage 20, le conduit d’arrosage 20 comprenant un orifice d’entrée 21 par l’intermédiaire duquel le conduit d’arrosage 20 est relié au conduit de pressurisation 17 et un orifice de sortie 22 agencé sur l’extrémité distale 12 du corps 11. Un exemple d’outil 10 comprenant un conduit d’arrosage 20 est représenté aux figures 2a et 2b.
Cela est particulièrement avantageux car le conduit d’arrosage 20 permet d’arroser le trou 101 de la pièce 100 à usiner de fluide f, notamment lors de l’usinage dudit trou 101, afin de refroidir la pièce 100 à usiner.
Le fluide f injecté dans le conduit de pressurisation 17 et le cas échéant le conduit d’arrosage 20, sera par exemple un lubrifiant liquide.
Le conduit d’arrosage 20 s’étend par exemple suivant la direction longitudinale X, l’orifice de sortie 22 du conduit d’arrosage 20 étant agencé de manière coaxiale avec la direction principale longitudinale X. L’orifice d’entrée 21 est par exemple connecté à la deuxième portion de conduit 19 du conduit de pressurisation 17. L’orifice d’entrée 21 du conduit d’arrosage 20 peut comprendre des moyens de fermeture 23 du conduit d’arrosage 20 configurés pour autoriser le passage du fluide f depuis le conduit de pressurisation 17 vers le conduit d’arrosage 20 dans une position ouverte et pour empêcher le passage du fluide f depuis le conduit de pressurisation 17 vers le conduit d’arrosage 20 dans une position fermée. La figure 2a illustre l’outil 10, lorsque les moyens de fermeture 23 du conduit d’arrosage 20 sont en position ouverte, tandis que la figure 2b illustre l’outil 10, lorsque les moyens de fermeture 23 du conduit d’arrosage 20 sont en position fermée.
De cette manière, il est possible de n’injecter du fluide f dans le conduit d’arrosage 20 que lorsque cela est nécessaire, c’est-à-dire pendant l’usinage du trou 101 de la pièce 100 à usiner.
Les moyens de fermeture 23 comprennent par exemple un clapet ou un coulisseau actionné par un tirant à broches ou par centrifugation. L’outil 10 comprend par exemple des moyens d’activation (non représentés) des moyens de fermeture 23 configurés pour déplacer les moyens de fermeture 23 en position ouverte, lorsque le corps 11 est entraîné en rotation à la vitesse d’usinage VUSi et pour déplacer les moyens de fermeture 23 en position fermée, lorsque le corps 11 est entraîné en rotation à la vitesse de galetage Vgai, la vitesse d’usinage Vusi étant différente de la vitesse de galetage Vga|. L’outil 10 comprend par exemple des moyens d’orientation 24 configurés pour pivoter le corps 11 autour d’un axe 25 sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale X, de sorte que la direction longitudinale X suivant laquelle s’étend le corps 11 forme avec l’axe 25 un angle d’orientation prédéterminé. L’angle d’orientation peut être nul. L’angle d’orientation peut varier à mesure que le corps 11 s’enfonce dans le trou 101 de la pièce 100 à usiner. Cela permet d’usiner et de galeter le trou 101 de la pièce à usiner 10 suivant une génératrice complexe. Autrement dit, cela permet d’obtenir une section transversale évolutive du trou 101 en fonction de la profondeur dudit trou 101. Cela permet par exemple d’obtenir un trou 101 présentant des arêtes 107, 108 biseautées ou arrondies aux extrémités 109, 110 du trou 101 suivant l’axe 102, comme cela est décrit ci-dessous.
La figure 3 montre un exemple de procédé 200 d’usinage et de galetage d’un trou 101 percé dans une pièce à usiner 101, mis en œuvre au moyen de l’outil 10.
Le procédé 200 comprend les étapes de : - plongée 201 du corps 11 dans le trou 101 de la pièce 100 à usiner par l’extrémité distale 12 dudit corps 11, - usinage 202 du trou 101 de la pièce 100 à usiner, - galetage 203 du trou 101 de la pièce 100 à usiner, l’usinage 202 et le galetage 203 du trou 101 étant réalisés au cours d’un mouvement continue de plongée du corps 11 dans le trou 101.
Cela représente une réduction de temps pour usiner et galeter le trou 101 d’une pièce 100 à usiner, car il n’est pas utile que l’usinage 202 s’opère à l’aller, c’est-à-dire lorsque le corps 11 plonge dans le trou 101, et le galetage 203 au retour, c’est-à-dire lorsque le corps 11 se retire du trou 101. En effet, un unique mouvement d’aller du corps 11 de l’outil 10 dans le trou 101 suffit pour réaliser ces deux opérations.
Lors de l’étape de plongée 201 du corps 11 dans le trou 101 de la pièce 100 à usiner, le corps 11 est par exemple déplacé en translation suivant l’axe 102 du trou 101.
Lors de l’étape d’usinage 202 du trou 101 de la pièce 100 à usiner, le corps 11 est par exemple entraîné en rotation autour de la direction longitudinale X à la vitesse d’usinage Vusi.
Lors de l’étape de galetage 203 du trou 101 de la pièce 100 à usiner, le corps 11 est par exemple entraîné en rotation autour de la direction longitudinale X à la vitesse de galetage Vga|.
La vitesse d’usinage Vusi et la vitesse de galetage Vgai peuvent être différentes ou égales.
Lors du galetage 203 du trou 101 de la pièce à usiner, une pression de galetage P est appliquée au ou aux galets 15a, via le fluide f du conduit de pressurisation 17, de sorte à déplacer radialement le ou les galets 15a par rapport au corps 11 vers une position radiale et à maintenir le ou les galets 15a dans cette position radiale.
Lors de l’étape d’usinage 202 du trou 101 de la pièce 100 à usiner, le trou 101 est par exemple arrosé par le fluide pour refroidir ledit trou 101. Le fluide f est par exemple envoyé dans le trou 101 par l’extrémité distale 12 du corps 11 de l’outil 10.
Le trou 101 de la pièce 100 à usiner est par exemple arrosé 204, lorsque la vitesse de rotation du corps 11 autour de la direction longitudinale X est égale à la vitesse d’usinage Vusi, la vitesse d’usinage Vusi et la vitesse de galetage Vgai étant différentes. L’arrosage 204 du trou 101 est en revanche stoppé, lorsque la vitesse de rotation du corps 11 autour de la direction longitudinale X est égale à la vitesse de galetage Vgai, la vitesse d’usinage Vusi et la vitesse de galetage Vgai étant différentes.
Lors de l’étape de plongée 201 du corps 11 dans le trou 101 de la pièce 100 à usiner, le corps 11 est par exemple pivoté autour de l’axe 25 de sorte que la direction longitudinale X suivant laquelle s’étend le corps 11 forme avec l’axe 25 un angle d’orientation prédéterminé. L’angle d’orientation peut varier à mesure que le corps 11 plonge 201 dans le trou 101 de la pièce 100 à usiner. Autrement dit, il est possible de faire varier l’inclinaison du corps 11 par rapport à l’axe 102 du trou 101 à mesure que le corps 11 plonge 201 dans le trou 101. De cette manière, le trou 101 peut être usiné 202 et gaieté 203 suivant une génératrice complexe. En d’autres termes, cela permet d’obtenir une section transversale évolutive du trou 101 en fonction de la profondeur dudit trou 101.
Cela permet par exemple d’obtenir un trou 101 de forme « trompette », par exemple un trou 101 présentant des arêtes 107, 108 biseautées ou arrondies aux extrémités 109, 110 dudit trou 101 suivant l’axe 102. Pour cela, lors de la plongée du corps 11 dans le trou 101 de la pièce 100 à usiner, le corps 11 est dans un premier temps orienté suivant une première orientation dans laquelle la direction longitudinale X forme avec l’axe 102 du trou 101 un premier angle d’orientation non nul défini de sorte à usiner et à galeter en biseau l’arête 107 définissant une première extrémité 109 du trou 101. Puis, le corps 11 est orienté suivant une deuxième orientation dans laquelle la direction longitudinale X et l’axe 102 du trou 101 sont confondus, le deuxième angle d’orientation étant nul, de sorte à usiner et à galeter en cylindre une portion du trou 101. Enfin, le corps 11 est orienté suivant une troisième orientation dans laquelle la direction longitudinale X forme avec l’axe 102 du trou 101 un troisième angle d’orientation non nul défini de sorte à usiner et à galeter en biseau l’arête 108 définissant une deuxième extrémité 110 du trou 101.
Les figures 4a à 4d montrent un exemple de pièce 100 obtenue directement par la mise en œuvre du procédé 200. Dans ces figures, la pièce 100 est une bielle pour un moteur de combustion interne de véhicule automobile.
La mise en œuvre du procédé 200 permet d’obtenir une bielle 100 présentant un trou 101 de forme « trompette >>. Les extrémités 109, 110 suivant l’axe 102 du trou 101 présentent un diamètre élargi par rapport au diamètre d du reste du trou 101. Cela permet notamment de biseauter ou arrondir les arêtes 107, 108 définissant les extrémités 109, 110 du trou 101 et de s’affranchir du montage d’une bague entre la bielle 100 et l’axe de piston qui serait sinon nécessaire. En effet, en biseautant ou en arrondissant les arêtes 107, 108 définissant les extrémités 109, 110 du trou 101 de la bielle 100, on obtient une meilleure répartition des contraintes entre la bielle 100 et l’axe de piston. Le retrait de cette bague représente donc un gain de coûts.
Le pied de bielle 104 peut aussi comprendre un orifice de lubrification 111 s’étendant radialement par rapport à l’axe 102 du trou 101, par l’intermédiaire duquel un lubrifiant liquide est introduit dans le trou 101. L’outil 10 et le procédé 200 décrits ci-dessus sont particulièrement avantageux car ils permettent avec un unique mouvement de plongée dans le trou 101 de la pièce 100 à usiner d’usiner et de galeter ledit trou 101. Cela représente un gain important de temps et de coûts. Cela permet en outre d’augmenter la durée de vie du ou des galets 15a et des moyens d’usinage 14. L’outil 10 et le procédé 200 sont aussi avantageux car ils permettent d’ajuster la position radiale du ou des galets 15a par rapport au corps 11 afin notamment d’adapter le galetage au trou 101 de la pièce 100 à usiner, sans toutefois compliquer la fabrication de l’outil 10. L’outil 10 et le procédé 200 sont aussi avantageux car ils permettent de réaliser un usinage et un galetage du trou 101 de la pièce 100 à usiner suivant une génératrice complexe, et notamment obtenir un trou en forme de «trompette >>. En particulier, le ou les galets 15a peuvent épouser n’importe quelle forme pour y appliquer la charge de galetage. L’outil 10 et le procédé 200 peuvent tout aussi bien réaliser un usinage et un galetage du trou 101 de la pièce 100 à usiner suivant une génératrice simple, telle qu’un cylindre de révolution.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. Outil (10) pour usiner et galeter un trou (101) percé suivant un axe (102) dans une pièce à usiner (100), l’outil (10) comprenant un corps (11) globalement cylindrique s’étendant suivant une direction longitudinale (X) entre une extrémité distale (12) et une extrémité proximale (13), le corps (11) étant configuré pour plonger dans le trou (101) de la pièce à usiner (100) par l’extrémité distale (12) dudit corps, le corps (11) comprenant : - des moyens d’usinage (14) logés sur l’extrémité distale (12) du corps (11) et configurés pour aléser le trou (101) de la pièce à usiner (100), - au moins un étage (15) d’un ou plusieurs galets (15a) agencés à distance des moyens d’usinage (14) suivant ia direction longitudinale (X), entre l’extrémité distale (12) et l’extrémité proximale (13) du corps (11), le ou les galets (15a) étant configurés pour galeter le trou (101 ) de la pièce à usiner (100), l'outil étant caractérisé en ce que le corps (11) comprend en outre un conduit de pressurisation (17) logé dans ie corps (11) et adapté pour recevoir un fluide (f), le conduit de pressurisation (17) étant configuré pour appliquer, via le fluide (f), une pression de galetage (P) au ou aux galets (15a), de sorte à déplacer radialement le ou les galets (15a) par rapport au corps (11) vers une position radiale et à maintenir le ou les galets (15a) dans ladite position radiale, en ce que l’outil (10) comprend en outre un conduit d’arrosage (20), le conduit d’arrosage (20) comprenant un orifice d’entrée (21 ) par l’intermédiaire duquel le conduit d’arrosage (20) est relié au conduit de pressurisation (17) et un orifice de sortie (22) agencé sur l’extrémité distale (12) du corps (11) et en ce que l’orifice d’entrée (21) du conduit d’arrosage (20) comprend des moyens de fermeture (23) du conduit d’arrosage (20) configurés pour autoriser le passage du fluide (f) depuis le conduit de pressurisation (17) vers le conduit d’arrosage (20) dans une position ouverte et pour empêcher le passage du fluide (f) depuis le conduit de pressurisation (17) vers le conduit d’arrosage (20) dans une position fermée.
  2. 2. Outil (10) selon la revendication 1. comprenant des moyens d’entraînement en rotation du corps (11) configurés pour entraîner en rotation le corps (11) autour de la direction longitudinale (X) à une première vitesse de rotation, dite vitesse d’usinage (VUSi), lorsque les moyens d’usinage (14) usinent le trou (101) de la pièce à usiner (100), et pour entraîner te corps (11) en rotation à une deuxième vitesse de rotation, dite vitesse de galetage (Vga), lorsque le ou tes galets (15a) galettent le trou (101) de la pièce à usiner (100).
  3. 3. Outil (10) selon la revendication 2, lorsqu’elle dépend de la revendication 3, comprenant des moyens d’activation des moyens de fermeture (23) configurés pour déplacer les moyens de fermeture (12) en position ouverte, lorsque les moyens d’entraînement en rotation entraînent le corps (11) en rotation à la vitesse d’usinage (Vusj) et pour déplacer les moyens de fermeture (23) en position fermée, lorsque les moyens d’entraînement en rotation entraînent le corps (11) en rotation à la vitesse de galetage (Vgaî), la vitesse d’usinage (Vusi) étant différente de la vitesse de galetage (Vgai).
  4. 4. Outil (10) selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant des moyens d’orientation (24) configurés pour pivoter le corps (11) autour d’un axe (25) sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale (X), de sorte que la direction longitudinale (X) suivant laquelle s’étend le corps (11) forme avec ledit axe (25) un angle d’orientation prédéterminé.
  5. 5. Outil (10) seion l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le ou ies galets (15a) sont réalisés en céramique.
  6. 6. Outil (10) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le ou les galets (15a) présentent une forme sphérique.
  7. 7. Outil (10) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le ou les galets (15a) sont montés sur le corps (11) par une liaison rotule.
  8. 8. Outil (10) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel te corps (11) comprend une pluralité d’étages (15) d’un ou piusieurs galets (15a), lesdits étages (15) étant agencés à distance ies uns des autres suivant ia direction longitudinale (X).
  9. 9. Procédé (200) d’usinage et de galetage d’un trou (101) percé suivant un axe (102) dans une pièce à usiner (100), ie procédé (200) étant mis en œuvre au moyen d’un outil (10) seion l’une quelconque des revendications 1 à 8, le procédé (200) comprenant les étapes de : - plqngée (201) du corps (11) dans le trou (101) de la pièce à usiner (100) par l’extrémité distaie (12) dudit corps (11 ), - usinage (202) du trou (101) de la pièce à usiner (100), - galetage (203) du trou (101) de ia pièce à usiner (100), l’usinage (202) et le galetage (203) du trou (101) étant réalisés au cours d’un mouvement continue de plongée du corps (11) dans le trou (101), une pression de galetage (P) étant appliquée au ou aux galets (15a), via le fluide (i) du conduit de pressurisation (17), de sorte à déplacer radialement le ou les galets (15a) par rapport au corps (11) vers une position radiale et à maintenir le ou les galets (15a) dans ladite position radiale.
  10. 10. Procédé (200) selon la revendication 11, dans lequel lors de l’étape d’usinage (202) du trou (101) de la pièce à usiner (100), le trou (101) est arrosé (204) par le fluide (f).
  11. 11. Procédé selon la revendication 9 ou ia revendication 10, dans lequel lors de l’étape de plongée (201) du corps (11) dans le trou (101) de la pièce à usiner (100), le corps (11) est pivoté autour d’un axe (25) perpendiculaire à la direction longitudinale (X) de sorte que la direction longitudinale (X) suivant laquelle s’étend le corps (11) forme avec ledit axe (25) un angle d’orientation prédéterminé.
  12. 12. Pièce (100) caractérisé en ce qu’elle est obtenue par la mise en œuvre du procédé (200) selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, ladite pièce (100) présentant un trou (101) s’étendant suivant un axe (12) entre une première et une deuxième extrémité (107, 108), lesdites extrémités (107, 108) présentant un diamètre élargi par rapport au diamètre du reste du trou (101), ladite pièce (100) étant une bielle pour un moteur à combustion interne de véhicule automobile.
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