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EP-3129179-B1 - VIBRATION DAMPING DEVICE FOR MACHINING A HOLLOW ARBOR, MACHINING HEAD FOR BORING AN ARBOR AND VIBRATION DAMPING MACHINING SYSTEM

EP3129179B1EP 3129179 B1EP3129179 B1EP 3129179B1EP-3129179-B1

Inventors

  • DEJAUNE, CLAUDE
  • DOUADY, Cyril

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20150408

Claims (12)

  1. An anti-vibration device for machining a hollow shaft (30), characterised in that it comprises a first element (10) intended to be maintained at least partially within shaft (30) in a fixed position in relation to it and permitting the guiding of a guide bar (40) moving axially within the shaft (30), the first element comprising: ▪ at least one first mechanical vibration damping means (121) at the external periphery of the first element (10) in relation to the internal surface of the shaft (30) and in contact with it; ▪ at least one second mechanical vibration damping means (110, 110') arranged internally at the periphery of the first element (10) in relation to the external surface of guide bar (40) and in contact with it, ▪ where the first element (10) comprises, in addition, a hydraulic damping means (18) via the intermediary of a lubricating fluid (122) flowing through the first element (10) and, the said anti-vibration device comprising: ▪ at least one first external groove (12) and at least one first external seal (121) adapted to cooperate with the said first external groove (12) and forming the first means of damping (121); ▪ at least a first internal circumferential groove (11) and at least one first internal seal (110) adapted to cooperate with the said first internal groove (11) and forming the second means of damping (110, 110'); ▪ characterised in that the first element is a first collar held fixed axially in relation to shaft (30) by means of a shoulder (17) and in that anti-vibration device comprises: ▪ an internal circumferential cavity (18) able to circulate a fluid (122) arriving via a first duct (14, 16) and exiting via a second duct (13, 15), the first (14, 16) and second ducts (13, 15) passing through the radial thickness of the anti-vibration device, the internal circumferential cavity (18) forming the hydraulic means (18) when a pressurized lubricating fluid flows through the first element.
  2. An anti-vibration device for machining a shaft (30) according to claim 1, characterised in that the first and second internal circumferential grooves are each located close to the extremities of the first collar (10).
  3. An anti-vibration device for machining a shaft (30) according to either or both claims 1 and 2, and characterised in that the internal circumferential cavity (18) extends longitudinally between: ▪ a first extremity (180) in proximity to the first internal circumferential groove (11); ▪ a second extremity (180') in proximity to the second internal circumferential groove (11 ').
  4. An anti-vibration device for machining a shaft (30) according to claims 1 to 4, and characterised in that the first duct (14, 16) comprises: ▪ a first elbowed opening (16, 14) permitting the passage of a fluid (122) from the exterior of the anti-vibration device towards the interior circumferential cavity (18), the said elbowed opening comprising a longitudinal opening (16) the length of the exterior surface of the first collar (10) and a radial extension (14) leading into the internal circumferential cavity (18) in proximity to the first extremity of the said cavity (18).
  5. An anti-vibration device for machining a shaft (30) according to any of claims 1 to 4, characterised in that the second duct (13, 15) comprises: ▪ a second elbowed opening (13, 15) permitting the passage of a fluid (122) from the internal circumferential cavity (18) to the exterior of the anti-vibration device, the said second elbowed opening (13, 15) comprising a radial opening (13) in proximity to the second extremity of the said cavity (18) and a longitudinal prolongation (15) passing through the shoulder (17) so as to lead to the exterior of the said anti-vibration device.
  6. An anti-vibration device for the machining of a shaft (30) according to any of claims 1 to 5, characterised in that it comprises a second element (20) intended to be maintained at least partially to the exterior of a machining head (50) and in a fixed position in relation to it, the second element comprising: ▪ at least a third means of mechanical damping (22) arranged at the external periphery of the second element (20) in relation to the internal surface of the shaft and making contact with it.
  7. An anti-vibration device for machining a shaft (30) according to claim 6, characterised in that the second element (20) comprises an external groove (23) and a second external seal (22) adapted to cooperate with the said second exterior groove (23) and forming a third mechanical damping means.
  8. An anti-vibration device for machining a shaft (30) according to any of claims 1 to 7, characterised in that the bodies (10C, 20A) of the first and/or second element (10, 20) are made from polyamide.
  9. A machining head (50) intended for boring a shaft (30) comprising an ensemble of shoes (51), the said machining head (50) being guided by a guide bar (40) fixed to machining head (50) by an attachment means (60), characterised in that a moveable collar (20) is mounted integral with the said machining head (50), the said moveable collar (20) comprising an external groove (23) and an external seal (22) adapted to cooperate with the said second external groove (23) to form at least one contact with the internal surface of the shaft (30) and permitting absorption of part of the mechanical vibration generated while machining a shaft.
  10. A machining head (50) according to claim 9, characterised in that the means of attachment (60) is a locking ring (60).
  11. A machining head (50) according to claim 10, characterised in that the moveable collar (50) is held fixed longitudinally at the periphery of the said machining head (50) between an edge of the extremity of the said machining head (50) and the locking ring (60).
  12. An anti-vibration machining system, characterised in that it comprises: ▪ a machining head (50) according to any of claims 9 to 11, comprising an inlet permitting the introduction of a lubricating fluid into the part of a shaft to be bored; ▪ an anti-vibration device according to any of the claims 1 to 8 adapted for the passage of guide bar (40) during the machining of a shaft (30).

Description

DOMAINE Le domaine de l'invention concerne les dispositifs d'usinage et plus particulièrement d'alésage et de réalésage d'arbres notamment de turbine. Le domaine de l'invention se rapporte aux dispositifs permettant de limiter les vibrations induites par des opérations d'usinage comprenant l'alésage et le réalésage d'un arbre. ETAT DE L'ART Aujourd'hui, il existe différentes techniques permettant d'aléser et réaléser des arbres. Ces opérations peuvent devenir très complexes à maitriser lorsque cette opération doit être menée sur une grande longueur d'arbre et que l'opération est réalisée « en aveugle », c'est-à-dire sans visibilité de l'opération menée. En particulier, l'outil permettant de mener l'usinage doit assurer une rectitude de l'opération pour garantir un delta toile constant, c'est-à-dire pour garantir que la tolérance sur le diamètre intérieur des arbres est respectée sans présence d'ondulations afin respecter les critères en fonctionnement dynamique. En outre, il doit assurer un diamètre usiné dans un intervalle de tolérance limité. Par ailleurs, l'outil doit garantir un équilibre et une régularité de l'état de surface obtenu après l'usinage. Généralement, pour des arbres de turbomachine d'un moteur d'aéronef, les ordres de grandeurs sont pour la longueur d'usinage de 2300mm, pour le delta toile de 0,01 mm et pour la tolérance sur la rectitude de 0,02 mm Actuellement, cette opération de calibrage est réalisée sur une machine de forage avec une barre équipée d'une tête de calibrage à son extrémité. Un problème constaté est que plus le diamètre de l'arbre à usiner est petit, plus des vibrations apparaissent lors de l'usinage. Les phénomènes de vibrations générées dans ce type d'usinage correspondent à un mouvement relatif entre la pièce usinée et l'outil coupant, ce qui se traduit par des ondulations plus ou moins marquée de la surface usinée. Plus la barre qui porte l'outil coupant comporte un diamètre petit, plus les amplitudes des vibrations sont susceptibles d'augmenter. Dans le cas d'un « réalésage profond » compte tenu du rapport diamètre/longueur à usiner, le phénomène de vibrations est très difficile à résoudre. Différentes solutions existent dont notamment par exemple: la rigidification de la pièce par l'agencement de lunettes afin maintenir extérieurement l'arbre pendant l'usinage de forage en rotation ;le choix d'outils de coupe par une optimisation de l'angle de coupe, la nuance ou les revêtements ;une optimisation des paramètres de coupe, telles que : la vitesse de rotation, le nombre d'arrêtes de coupe, de l'avance par tour et le réglage du débit /pression du soluble réfrigérant. Or ces solutions ne sont pas complètement satisfaisantes car elles ne suppriment totalement l'apparition des vibrations. En outre, elles sont parfois complexes et difficiles à mettre en œuvre. Le document EP 1 844 886 A1 divulgue un dispositif anti-vibreur selon le préambule de la revendication 1, et le document CH 446 855 A divulgue une tête d'usinage selon le préambule de la revendication 9. RESUME DE L'INVENTION L'invention permet de résoudre les inconvénients précités. Un objet de l'invention concerne un dispositif anti-vibreur pour le calibrage ou l'usinage d'un arbre creux, caractérisé en ce qu'il comprend un premier élément destiné à être maintenu au moins partiellement à l'intérieur de l'arbre en position fixe par rapport à celui-ci et permettant le guidage d'une barre de guidage circulant axialement à l'intérieur de l'arbre, le premier élément comprenant : ▪ au moins un premier moyen d'amortissement mécanique disposé à la périphérie extérieure du premier élément en regard de la surface interne de l'arbre et faisant contact avec celui-ci ;▪ au moins un deuxième moyen d'amortissement mécanique disposé intérieurement à la périphérie du premier élément en regard de la surface externe de la barre de guidage et faisant contact avec celle-ci. Selon l'invention, le premier élément comprend, en outre, un moyen d'amortissement hydraulique par l'intermédiaire d'une lame de fluide lubrifiant s'écoulant à travers le premier élément. Selon l'invention, le premier élément est une première bague maintenue fixe axialement par rapport à l'arbre au moyen d'un épaulement, ledit dispositif anti-vibreur comprenant : ▪ au moins une première rainure extérieure et au moins un premier joint extérieur adapté à coopérer dans ladite première rainure extérieure et formant le premier moyen d'amortissement;▪ au moins une première rainure circonférentielle intérieure et au moins un premier joint intérieur adapté à coopérer dans ladite première rainure intérieure et formant le second moyen d'amortissement ;▪ une cavité circonférentielle intérieure apte à faire circuler un fluide arrivant par un premier conduit et ressortant par un second conduit, les premier et second conduits traversant l'épaisseur radiale du dispositif anti-vibreur, la cavité circonférentielle intérieure formant le moyen hydraulique lorsque qu'une lame de fluide l