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Title:
TOOL-COATING THERMOCOUPLE SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/052863
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention describes a machining tool (1) comprising an internal part (10) and an electrically conductive coating (20), wherein the internal part (10) and the coating (20) are in direct contact in the cutting zone and electrically insulated by an insulating layer (30) outside the cutting zone. The present invention also describes a method for manufacturing such a tool and to a method for managing the tool. It also describes a machining method involving such a tool.

Inventors:
VALLAT EVELYNE (CH)
MARI DANIELE (CH)
Application Number:
PCT/IB2022/057752
Publication Date:
April 06, 2023
Filing Date:
August 18, 2022
Export Citation:
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Assignee:
ASSOCIATION SUISSE POUR LA RECH HORLOGERE (CH)
International Classes:
B23Q17/09
Domestic Patent References:
WO1995032409A11995-11-30
WO1990005607A11990-05-31
Other References:
BOBZIN K ET AL: "Smart PVD hard coatings with temperature sensor function", SURFACE AND COATINGS TECHNOLOGY, ELSEVIER, NL, vol. 423, 19 August 2021 (2021-08-19), XP086790133, ISSN: 0257-8972, [retrieved on 20210819], DOI: 10.1016/J.SURFCOAT.2021.127631
Attorney, Agent or Firm:
P&TS SA (AG, LTD.) (CH)
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Claims:
Revendications

1. Outil d'usinage (1) comprenant une partie interne (10) et un revêtement (20) recouvrant la partie interne, la partie interne et le revêtement étant électriquement conducteurs, la partie interne (10) et le revêtement (20) étant en contact direct sur la partie proximale (12) de l'outil (1), destinée à l'usinage d'une pièce (P), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un isolant électrique (30) isolant électriquement la partie interne (10) du revêtement (20) sur la partie distale (11) de l'outil (1).

2. Outil selon la revendication 1 dans lequel la partie proximale (12), détermine une zone de mesure (Zm) et où la partie distale (11), ou une portion de la partie distale, détermine une zone de référence (Zr), la zone de mesure (Zm) ayant une température mesurée (Tm) et la zone de référence (Zr) ayant une température de référence (Tr) différente de la température mesurée (Tm) lors de l'usinage d'une pièce (P).

3. Outil selon l'une des revendications 1 et 2, comprenant en outre un dispositif de mesure (40) adapté à la mesure d'une différence de potentiel (V) entre la partie interne (10) et le revêtement (20) au niveau de la zone de mesure (Zm).

4. Outil selon l'une des revendications 1 à 3, la partie interne (10) comprenant un ou plusieurs des matériaux sélectionnés parmi l'acier et le carbure de tungstène, le revêtement (20) comprenant un ou plusieurs des matériaux sélectionnés parmi le nitrure de titane (TiN), le nitrure d'aluminium et de chrome (AlCrN), et le nitrure d'aluminium et de titane (TiAlN), et l'isolant (30) comprenant un ou plusieurs des matériaux sélectionnés parmi le carbure de silicium (SiC), l'alumine (AI2O3), la silice (SiO2) et des oxydes de titane (TiÛ2) ou de zinc (ZnO) et les oxides mixtes comme le SiAlON. 5. Outil selon l'une des revendications 1 à 4, la partie interne (10) étant à base d'un mélange de carbure de tungstène et d'un liant métallique, le revêtement (20) étant une couche de nitrure d'aluminium et de titane (TiAlN) d'une épaisseur comprise entre 300 nm et 2pm, et l'isolant (30) étant une couche de TiÛ2 ou de ZnO d'une épaisseur comprise entre 100 et 800 nm.

6. Outil selon l'une des revendications 1 à 5, la zone de référence (Zr) étant thermostatée ou faisant l'objet d'une mesure de température indépendante à intervalles réguliers.

7. Outil selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant un premier moyen de connexion électrique (41), disposé dans le revêtement (20) et un second moyen de connexion électrique (42) disposés dans la partie interne (10) de l'outil, étant adaptés à la connexion d'un dispositif de mesure (40) de la différence de potentiel.

8. Machine-outil comprenant l'outil selon l'une des revendications 1 à 7, ledit outil étant fixé à ladite machine-outil par un support (50), ladite machine-outil comprenant ou étant connectée à une unité de contrôle (60) programmée pour suivre en temps réel les variations de température (Tm) mesurées au niveau de la zone de mesure (Zm).

9. Procédé de gestion d'un ou plusieurs outils selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant les étapes de :

- identifier le ou les outils (1),

- mesurer au moins un paramètre lié à la température (Tm) mesurée dans la zone de mesure (Zm), lors de plusieurs opérations d'usinage successives,

- identifier la dérive d'un ou plusieurs des paramètres mesurés, d'une opération d'usinage à l'autre,

- caractériser le défaut de l'outil (1) responsable de la dérive identifiée, et 19

- orienter ledit outil vers une opération de rectification, de rebut, ou de recyclage.

10. Procédé d'usinage d'une pièce (P) au moyen d'un outil (1) selon l'une des revendications 1 à 7, le procédé comprenant les étapes de :

- Mettre en contact mécanique la partie proximale (12) dudit outil (1) avec la pièce (P) de sorte à usiner la pièce (P), ledit outil étant fixé à un support adéquat et électriquement connecté à un dispositif de mesure (40),

- Mesurer la température (Tm) dans la zone de mesure (Zm) de la partie proximale (12) durant l'opération d'usinage, la mesure étant effectuée au moyen d'un dispositif de mesure (40) électriquement connecté à l'outil (1),

- Identifier en temps réel une éventuelle dérive de température représentative d'une dégradation de la qualité de l'usinage.

11. Procédé de fabrication d'un outil selon l'une des revendications 1 à 7, le procédé comprenant les étapes de :

- masquage de la partie proximale (12) de la partie interne (10) de l'outil,

- dépôt de l'isolant (30) sur la partie distale (11) non masquée, de la partie interne (10) de l'outil,

- retrait du masque de la partie proximale (12) de sorte à libérer la partie interne (10) non recouverte de l'isolant (30),

- dépôt du revêtement (20) sur la partie proximale (12) de la partie interne (10) de l'outil et sur au moins une portion de la partie distale (11) recouverte de l'isolant (30).

Description:
Système thermocouple outil-revêtement

Domaine technique

[0001] La présente invention concerne un outil d'usinage, tel qu'un outil de coupe, permettant de déterminer in situ et en temps réel la température de l'arête de coupe et par conséquent la qualité de l'usinage et/ou de l'outil d'usinage et son état d'usure. En particulier, la présente invention décrit un outil d'usinage comprenant un matériau de cœur et un matériau de revêtement localement en contact l'un avec l'autre et sinon isolés électriquement l'un de l'autre. Au cours d'un échauffement local de l'outil, par exemple au cours de l'usinage, les différences de pouvoir thermoélectrique entre le matériau de cœur et le matériau de revêtement génèrent des différences de potentiel qui sont collectées et analysées. Ces données permettent le suivi en temps réel de la température de la zone sollicitée thermiquement sur l'outil et par conséquent de la qualité de l'usinage et/ou de l'outil d'usinage et son état d'usure. La présente invention décrit également une méthode d'usinage basée sur un tel outil et permettant d'améliorer la reproductibilité et/ou la qualité de l'usinage.

Etat de la technique

[0002] Les opérations d'usinage, mettant en contact un ou plusieurs outils d'usinage et une pièce à usiner, génèrent une augmentation de température par friction. Les variations de températures dépendent en partie du degré de frottement entre l'outil et la pièce à usiner, et donnent de ce fait des informations sur les conditions d'usinage et la qualité de l'outil d'usinage, notamment son affûtage. La mesure directe de la température sur l'outil d'usinage à proximité de la zone d'usinage reste actuellement difficile, voire impossible.

[0003] Le thermocouple peut être cité parmi les moyens de déterminer la température d'une pièce. Les dispositifs thermocouples reposent sur l'effet Seebeck, qui est déterminé par la différence de pouvoir thermoélectrique des deux matériaux en contact intime formant la jonction thermocouple. Les dispositifs comprennent deux conducteurs électriques différents, par exemple à base de chromel et d'alumel, disposés entre une zone de mesure où la température doit être déterminée et une zone de référence dont la température sert de référence. Les deux conducteurs sont reliés l'un à l'autre au niveau de la zone de mesure. La différence de température entre les zones de mesure et de référence génère une différence de potentiel représentative de la différence de température. Le coefficient Seebeck permet d'établir la relation entre les différences de potentiels mesurées et la température en fonction du pouvoir thermoélectrique des matériaux conducteurs utilisés. Les thermocouples sont usuellement utilisés comme dispositifs externes pour mesurer la température des objets ou de leurs surfaces. La zone de mesure, où sont joints les conducteurs, est mise en contact avec la zone dont la température doit être déterminée.

[0004] La détermination de la température d'un outil d'usinage par un thermocouple externe est trop imprécise pour permettre un suivi de la qualité d'usinage. Elle est en outre difficile à mettre en œuvre du fait de l'encombrement du dispositif à proximité de la zone d'usinage.

[0005] Des méthodes connues de mesure de la température lors de l'usinage reposent sur le contact entre l'outil et la pièce à usiner. Cependant, ces méthodes de mesure dépendent du matériau constituant la pièce en usinage et ne sont donc pas toujours fiables. Elles sont en outre limitées le plus souvent à l'usinage de certaines pièces et ne peuvent être généralisées.

[0006] Il convient donc d'améliorer les outils et les méthodes existantes de sorte à permettre une mesure fiable et reproductible des températures générées in-situ par l'usinage. Bref résumé de l'invention

[0007] Un but de la présente invention est de proposer un outil d'usinage, et/ou un set d'outils d'usinage, permettant une mesure fiable de la température et de ses variations à proximité de la zone d'usinage.

[0008] Un autre but de la présente invention est de proposer un outil d'usinage, et/ou un set d'outils d'usinage, permettant une mesure de la température à proximité de la zone d'usinage indépendamment du matériau de la pièce usinée.

[0009] Un autre but de la présente invention est de proposer un outil d'usinage et/ou un set d'outils d'usinage compacts, comprenant un moyen de mesure de la température intégré.

[0010] Un autre but de l'invention est de proposer une méthode d'usinage intégrant une étape de contrôle in situ et en temps réel des conditions d'usinage. En l'occurrence, il s'agit d'améliorer la reproductibilité et la qualité de l'usinage.

[0011] Un autre but de la présente invention est de proposer une méthode de gestion d'un ou plusieurs outils d'usinage, au moins partiellement automatisée.

[0012] Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen de l'outil et de la méthode objet des revendications indépendantes et détaillés dans les revendications qui en dépendent.

[0013] Cette solution présente notamment l'avantage par rapport à l'art antérieur d'améliorer le contrôle in situ des conditions d'usinage et la reproductibilité des opérations d'usinage. Elle permet en outre d'assurer la gestion des outils d'usinage de manière automatisée et efficace. Brève description des figures

[0014] Des exemples de mise en œuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures suivantes :

Figure 1 : représentation schématique d'un thermocouple selon l'art antérieur.

Figure 2 : représentation schématique d'un outil selon un exemple de la présente invention.

Figure 3 : représentation schématique d'une opération d'usinage impliquant l'outil de la présente description.

Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention

[0015] La figure 1 représente schématiquement la mesure d'une température Tm d'une zone de mesure Zm par thermocouple. Le dispositif comporte un premier conducteur électrique Ca et un second conducteur électrique Cb, en contact l'un de l'autre au niveau de la zone de mesure Zm. Les premier Ca et second Cb conducteurs électriques sont de nature thermoélectrique différente. Ils sont tous deux en contact d'une zone de référence Zr distante de la zone de mesure Zm. La zone de référence Zr est à une température de référence Tr, pouvant être par exemple la température ambiante. La différence de potentiel des premier Ca et second Cb conducteurs, résultant de leur différences de propriétés thermoélectriques, est déterminée par un conducteur de mesure Cm au niveau de la zone de référence Zr par un dispositif E adapté à une telle mesure. La valeur mesurée peut ensuite faire l'objet d'un traitement adéquat pour déduire de la différence de potentiel mesurée la température Tm de la zone de mesure Zm. Parmi les paramètres utilisés pour le traitement des mesures, le coefficient de Seebeck relatif aux premier Ca et second Cb conducteurs est généralement considéré.

[0016] Un exemple d'outil d'usinage 1 selon la présente description est représenté à la figure 2. Il comporte une partie interne 10 constituant son âme, et un revêtement 20 lui conférant les propriétés physiques et mécaniques adéquates à l'usinage des pièces P. L'âme de l'outil d'usinage 1 peut être par exemple en alliage de carbure de tungstène (WC) et d'un liant métallique (Co) dans des proportions variables. Il peut alternativement être en acier rapide ou en d'autres alliages métalliques. La partie interne 10 de l'outil 1 peut comporter d'autres éléments. Il est entendu que la composition exacte de la partie interne 10 de l'outil d'usinage 1 n'est pas limitative. Il suffit qu'elle soit électriquement conductive pour les besoins de la présente invention. Tout outil à base de métal ou d'alliages métalliques, ou comprenant suffisamment de matériaux électriquement conducteurs, peut donc être mis en œuvre dans le cadre de la présente invention. Il est également entendu que la partie interne 10 peut être constituées de plusieurs zones ou couches différentes, pour autant qu'une d'entre elles au moins soit électriquement conductive.

[0017] Le revêtement 20 recouvre au moins une partie de la surface de la partie interne 10 de l'outil 1. Le revêtement 20 confère à l'outil d'usinage 1 les propriétés de dureté et de résistance nécessaires à l'usinage. Un tel revêtement peut être par exemple à base de nitrure de titane (TiN), à base de nitrure d'aluminium et de chrome (AlCrN), de nitrure d'aluminium et de titane (TiAlN) et tout autre élément propre à conférer les propriétés adéquates à l'outil. Le revêtement 20 peut résulter de divers procédés de dépôts tels que des dépôts en phase vapeur. Par exemple, un procédé PVD ou d'autres procédés équivalents peuvent être mis en œuvre. L'épaisseur du revêtement 20 est typiquement comprise entre quelques dizaines de nanomètres et quelques micromètres. Elle peut être par exemple de l'ordre de 0,3 à 10 pm, ou de l'ordre de 1 à 5 pm. Des procédés de dépôts électrochimiques ou d'autres procédés comme le CVD peuvent également être mis en œuvre. La nature du revêtement et le procédé utilisé ne sont pas limitatifs, pour autant que le revêtement 20 soit électriquement conducteur et adapté à générer un potentiel électrique sous l'effet d'une différence de température.

[0018] Le terme « outils d'usinage » 1 désigne tout outil destiné à modifier une pièce P à usiner par contact mécanique avec la pièce P. Il inclut les fraises, les forêts de perçage, les outils de ponçage, les outils de coupe, les poinçons et tout autre outil utilisé dans des opérations de découpe, de polissage, d'affûtage, de poinçonnage, de tournage et de perçage. L'outil comporte à cet effet une zone de friction avec la pièce P, source d'une variation de température à la fois de l'outil et de la pièce P. La zone de friction est conçue pour être plus dure que la pièce à usiner. L'outil d'usinage exclut donc tout outil non directement en contact avec les pièces P à usiner.

[0019] La partie interne 10 et le revêtement 20 de l'outil d'usinage 1 ont tous deux des propriétés de conducteur électrique et thermique caractérisées par leur pouvoir thermoélectrique. Les matériaux utilisés pour la partie interne 10 et le revêtement 20 sont choisis de sorte à ce que leurs propriétés conductrices électriques et/ou thermiques diffèrent. De la sorte, une différence de potentiel peut être générée sur la base d'une différence de température.

[0020] L'outil d'usinage selon la présente invention comporte une partie proximale 12 et une partie distale 11. La partie proximale désigne la partie en contact avec la pièce P à usiner, laquelle comporte le tranchant de l'outil ou l'arête de coupe, le cas échéant. La partie proximale 12 s'étend sur une distance De pouvant correspondre par exemple à la profondeur de coupe le cas échéant ou à une distance de friction du copeau sur l'outil. La distance De est typiquement comprise entre 5 pm et 20 mm, ou encore entre 50 pm et 20 mm, ou encore entre 0,2 et 20 mm, de l'ordre de 1 à 15 mm ou de 3 à 10 mm par exemple, selon l'outil considéré. La partie proximale 12 correspond à la zone de mesure Zm de la température à déterminer Tm, étant au plus près du contact de l'outil 1 avec la pièce P. La longueur de la partie proximale 12 peut varier en fonction des caractéristiques de la mesure recherchée, relatives par exemple à la sensibilité ou au temps de réponse. La partie proximale 12 correspond à la portion de l'outil dépourvue d'isolant 30, décrite plus loin.

[0021] La partie distale 11 est une partie éloignée de la partie proximale 12, pouvant correspondre par exemple à la partie de l'outil servant à le maintenir sur un porte outil. Etant éloignée de la pièce P, sa température lors d'une opération d'usinage est inférieure à celle de la zone de mesure Zm de la partie proximale 12. En fonction de la longueur de l'outil et de la conductivité thermique de ses matériaux, la température de l'outil au niveau de sa partie distale 11 peut correspondre à la température ambiante, ou à une température intermédiaire entre la température ambiante et la température mesurée Tm au niveau de la partie proximale 12. La température de la partie distale 11, ou d'une portion de la partie distale 11 peut servir de température de référence Tr. La température de référence est déterminée dans une zone de référence Zr de la partie distale 12 de l'outil 1. De préférence, la zone de référence Zr est disposée à l'extrémité de la partie distale 11 la plus éloignée de la partie proximale 12. La partie distale 11 s'étend par exemple sur une longueur Ds pouvant correspondre à la partie de l'outil maintenue par son support. La distance Ds est typiquement de quelques centimètres, soit de l'ordre de 1 mm à 20 cm, ou de 1 à 20 cm, , selon l'outil considéré, en particulier aux outils de micro usinage. La longueur de la partie distale 11 est de préférence très largement supérieure à celle de la partie proximale 12. Il importe en effet que les zones de mesure Zm et de référence Zr soient le plus éloignées possible. La longueur Ds de la partie distale 11 peut par exemple être 3, 4, 5 ou 10 fois supérieure à la longueur De de la partie proximale 12. En d'autres termes, les zones de mesure Zm et de référence Zr sont de préférence séparées par une distance supérieure à environ 3 cm, ou 5 cm ou 10 cm, soit comprise entre 4 et 20 cm environ. Il est entendu que la partie distale 11 correspond à la partie revêtue de l'isolant 30, décrit plus bas. La couche d'isolant 30, si elle est suffisamment mince, soit inférieure à environ 5 microns, ou environ 3 microns, voire inférieure à 1 micron, peut s'étendre jusqu'à une distance du bord de l'outil, dans la partie proximale 12, inférieure à 2 mm ou 1 mm, voire moins, sans affecter l'angle de coupe.

[0022] Dans la partie proximale 12 de l'outil 1, les matériaux constituant la partie interne 10 et le revêtement 20 de l'outil 1 sont en contact direct de sorte à établir un contact électrique. [0023] Le revêtement 20 s'étend au moins jusqu'à la zone de référence Zr disposée dans la partie distale 11 de l'outil 1.

[0024] L'outil d'usinage 1 selon la présente description comporte en outre un isolant électrique 30 disposé entre la partie interne 10 et le revêtement 20 de l'outil 1, au niveau de sa partie distale 11. De la sorte, les matériaux de la partie interne 10 et du revêtement 20 sont électriquement isolés les uns des autres dans les zones de l'outil autres que la zone de mesure Zm. L'isolant électrique 30 est typiquement une couche d'une épaisseur comprise entre 100 et 900 nm, de l'ordre de 200 à 500 nm par exemple. Le matériau isolant peut être sélectionné parmi les matériaux usuels tels que le carbure de silicium (SiC), l'alumine (AI2O3), la silice (SiC>2) des oxydes de titane (TiCh) ou de zinc (ZnO) ou tout autre isolant électrique adéquat, ainsi que leurs mélanges. L'isolant électrique 30 peut être déposé à la surface de la partie interne 10 de l'outil par tout procédé adapté, tel qu'un dépôt en phase vapeur. De tels procédés incluent le procédé PVD ainsi que d'autres procédés équivalents.

[0025] L'outil d'usinage 1 comporte ainsi un premier conducteur électrique correspondant à sa partie interne 10 et un second conducteur électrique correspondant à son revêtement 20, les premier et second conducteurs électriques étant en contact électrique l'un avec l'autre au niveau de la partie proximale 12 de l'outil 1, en contact avec la pièce P à usiner, et électriquement isolés l'un de l'autre dans sa partie distale 11. Les premier et second conducteurs électriques ont des propriétés thermoélectriques différentes l'un de l'autre.

[0026] L'outil d'usinage est connecté électriquement à un dispositif de mesure 40, permettant de déterminer la différence de potentiel V entre la partie interne 10 et le revêtement 20 de l'outil 1. La différence de potentiel V est de préférence déterminée au niveau de la zone de référence Zr, dans la partie distale 11 de l'outil 1. A cet effet, la partie interne 10 comporte un premier moyen de connexion électrique 42 et le revêtement 20 comporte un second moyen de connexion électrique 41, permettant de connecter le dispositif de mesure 40. La différence de potentiel mesurée dans la zone de référence Zr, à une température de référence Tr, dépend de la différence de température entre la température mesurée Tm dans la zone de mesure Zm et la température de référence Tr.

[0027] Le dispositif de mesure 40 comprend un ou plusieurs moyens de calculs, ou est connecté à un ou plusieurs moyens de calculs permettant de déduire de la différence de potentiel V mesurée, la température mesurée Tm au niveau de la zone de mesure Zm. De tels moyens de calculs incluent tout dispositif électronique usuel tel que processeur, microprocesseur, interagissant éventuellement avec une ou plusieurs mémoires où sont stockées des paramètres de calculs. Les paramètres considérés incluent par exemple les coefficients de Seebeck correspondant aux matériaux de la partie interne 10 et du revêtement 20 de l'outil 1. Les coefficients de Seebeck peuvent être déterminés séparément par mesure ou par calculs sur la base de tests préalables. Ils peuvent alternativement être entrés dans une mémoire, avec éventuellement d'autres données, aux fins de traitement des mesures. La température de référence Tr de la zone de référence Zr peut faire partie des paramètres utilisés dans le traitement des mesures. D'autres paramètres utiles peuvent être considérés.

[0028] Selon un mode de réalisation, détaillé à la figure 3, les moyens de connexion 41 et 42 mentionnés plus haut permettent à l'outil d'usinage 1 de se connecter électriquement à un support 50 faisant office de porte outil. Le support 50 comporte à cet effet un moyen de fixation 53, permettant de maintenir l'outil d'usinage en position. Le support 50 peut comporter en outre des moyens de connexion électriques 51, 52 adaptés à recevoir les moyens de connexion 41, 42 de l'outil d'usinage 1. Le support 50 peut être connecté à un dispositif de mesure 40 comme décrit ci-dessus. Le moyen de mesure 40 peut être par exemple intégré à une machine-outil sur laquelle est fixé le présent outil d'usinage 1 via le support 50. Ainsi, l'outil d'usinage 1 peut être automatiquement connecté à un moyen de mesure 40 dès lors qu'il est monté sur son support 50. Des mesures de température in-situ et en temps réel peuvent être effectuées. [0029] Selon une disposition particulière, la partie distale 11 de l'outil, ou le support 50 en contact avec la partie distale 11 est thermostaté, de sorte que la zone de référence Zr reste à une température de référence Tr prédéterminée et contrôlée. Alternativement, la température de référence Tr fait l'objet d'une mesure indépendante régulière de sorte à assurer la fiabilité de la mesure de température Tm au niveau de la zone de mesure Zm

[0030] Selon une disposition particulière, l'outil 1 peut comporter un dispositif d'identification, tel qu'une puce RFID ou tout autre moyen de reconnaissance et/ou d'identification de l'outil. Le moyen d'identification stocke les données relatives au suivi de l'outil, telles que le nombre d'usinages opérés, les données relatives aux opérations d'affûtage ou de contrôle, les données relatives aux températures mesurées Tm dans la zone de mesure Zm, ainsi que toute autre donnée jugée pertinente.

[0031] Le dispositif de mesure 40, ou le support 50 le cas échéant, peuvent être connectés à une unité de contrôle 60 permettant de suivre la qualité de l'usinage et/ou de l'outil d'usinage 1. Par exemple, l'unité de contrôle 60 peut être adaptée pour émettre un signal d'alarme lorsque la température mesurée Tm dépasse un certain seuil prédéterminé S1 ou si elle dépasse in certain seuil prédéterminé S1 pendant une durée limite Q1 prédéterminée. Alternativement ou en plus, l'unité de contrôle 60 peut être adaptée à initier un changement d'outil lorsque l'outil utilisé est jugé de mauvaise qualité. Le remplacement de l'outil peut être automatique, notamment lorsque le support 50 est adapté à prendre et à laisser un outil d'usinage de manière autonome. Dans le cas contraire un changement manuel peut être initié suite aux mesures effectuées. L'outil remplacé peut être sujet à rectification ou bien définitivement jeté. L'unité de contrôle 60 peut en outre modifier les paramètres d'usinage en fonction de la température mesurée Tm. Par exemple, la vitesse d'usinage peut être adaptée en fonction de la température mesurée en temps réel. Dans le cas où la zone de référence est thermostatée, l'unité de contrôle 60 peut être adaptée à contrôler les paramètres pour maintenir la température de référence Tr à une valeur prédéterminée ou dans une plage de valeurs prédéterminées. La zone de référence Zr peut par exemple être thermostatée par la circulation d'un fluide caloporteur ou par tout autre moyen adéquat. Alternativement, l'unité de contrôle 60 peut être adaptée pour mesurer la température de référence Tr par un moyen adéquat, à intervalles régulier et pour adapter les paramètres de traitement des mesures en conséquence, si besoin. D'autres opérations utiles peuvent être initiées sur cette base en fonction des besoins.

[0032] L'unité de contrôle 60 peut être intégrée à la machine-outil ou bien être installée à proximité, ou encore à distance. Elle peut être connectée au dispositif de mesure 40 par une connexion filaire ou bien par une connexion sans fil.

[0033] Le dispositif de mesure 40, et/ou l'unité de contrôle 60 peuvent comporter, ou être connectées à, un moyen d'amplification du signal. La différence de potentiel entre le revêtement 20 et la partie interne 10 de l'outil 1 peut ainsi être amplifiée jusqu'à atteindre une valeur d'au moins 1 mV, ou d'au moins 3 mV ou être comprise dans une plage de 2 à 10 mV. D'autres valeurs peuvent être considérées en fonction des besoins. Par exemple, une variation de température de 50°C à 100°C peut donner lieu à un signal de l'ordre de 1 à 15 mV, ou de l'ordre de 4 à 10 mV.

[0034] La présente invention couvre en outre un set de plusieurs outils d'usinage 1 tels que décrit ici. Les outils d'un set peuvent être identiques ou différents. Chacun des outils du set comporte les moyens de mesure de température intégrés tels que décrit ici, ce qui permet de mesurer la température de chacun des outils de manière reproductible. Le suivi de l'outil peut être individualisé ou bien relatif à l'ensemble des outils du set.

[0035] La présente invention se rapporte également à un procédé de fabrication d'un outil d'usinage 1 tel que décrit plus haut. Le procédé de fabrication comprend en l'occurrence une étape de déposer sur la partie distale 11 d'un outil d'usinage une couche d'isolant 30. Une étape préalable de masquage de la partie proximale 12 peut être prévue. Le dépôt de l'isolant 30 peut s'effectuer par PVD, CVD ou par un autre moyen de dépôt en phase vapeur selon les matériaux utilisés. Une fois le dépôt effectué avec l'épaisseur requise, le masque protégeant la partie proximale est retiré, le cas échéant. Il s'ensuit une étape de dépôt du revêtement 20 à la fois sur la partie proximale 12 et sur la partie distale 11 de l'outil d'usinage 1. Le dépôt de revêtement 20 peut être effectué par un procédé PVD ou tout autre procédé adapté, selon les matériaux utilisés.

[0036] La présente invention couvre également un procédé d'usinage d'une pièce P au moyen d'un outil 1 tel que décrit ici. Le procédé comporte une étape de fixation de l'outil 1 sur un support 50 adapté. L'outil peut être ainsi automatiquement connecté à un dispositif de mesure 40 via le support 50. Dans le cas contraire, une étape distincte de connexion de l'outil 1 à un dispositif de mesure 40 peut être prévue. Le procédé d'usinage peut comporter une étape de calibration, permettant par exemple de déterminer la température de référence Tr avant usinage. L'étape de calibration peut le cas échéant permettre de vérifier que la zone de mesure Zm et la zone de référence Zr sont toutes deux à la même température avant usinage. Le procédé inclut une étape d'usinage, nécessitant la mise en mouvement de l'un ou l'autre de l'outil 1 et de la pièce P, ou des deux, et le contact de la partie proximale 12 de l'outil 1 avec la pièce P, conduisant à une augmentation de la température au niveau de la zone de mesure Zm. Le procédé comporte une étape de détermination de la température Tm mesurée au niveau de la partie proximale 12 comme indiqué plus haut. La température peut être mesurée à intervalles réguliers prédéterminés. Alternativement, elle peut être mesurée en continu. La mesure de la température peut comprendre la détermination de la température effective et/ou la variation de la température, y compris la vitesse de variation de la température. Le procédé d'usinage comprend une étape d'analyse des températures mesurées. L'analyse des températures pendant l'opération d'usinage peut être effectuée de manière automatique au moyen de l'unité de contrôle 60 mentionnée plus haut. Elle est de préférence faite en temps réel, c'est-à-dire pendant l'opération d'usinage. Cela n'exclut pas qu'une partie du traitement des données soit effectuée après l'opération d'usinage. L'analyse des températures comprend l'une ou plusieurs des étapes consistant à : - comparer les températures mesurées avec une ou plusieurs valeurs seuil préétablies,

- établir un profil de température correspondant à l'opération d'usinage,

- enregistrer les données relatives à une ou plusieurs des étapes précitées,

- consolider les données enregistrées de sorte à établir des valeurs moyennes ou des profils types,

- déterminer une éventuelle dérive des paramètres et/ou profils établis d'une opération d'usinage à l'autre.

[0037] Le procédé d'usinage selon la présente description comporte une étape de validation et/ou de rejet de l'opération d'usinage ou de la pièce P usinée, en fonction des données déterminées lors de l'opération d'usinage. En particulier, dans le cas où l'une ou plusieurs de la température mesurée Tm, de sa variation, ou de la vitesse de sa variation diverge de valeurs préétablies, ou de valeurs moyennes consolidées ou de profils types, la pièce usinée P peut être orientée vers un contrôle additionnel effectué par d'autres méthodes après usinage. Elle peut alternativement être rejetée sans contrôle additionnel. Alternativement ou en plus, les opérations d'usinage peuvent être automatiquement stoppées jusqu'à ce que les paramètres d'usinage acceptables soient rétablis. Les paramètres d'usinage incluent l'utilisation d'un outil 1 ayant des performances acceptables. Dans le cas contraire, l'outil 1 peut être changé et/ou rectifié.

[0038] Les données stockées peuvent faire l'objet d'une consultation ultérieure et/ou d'un retraitement post-usinage.

[0039] La présente invention couvre également un procédé de gestion d'un ou plusieurs outils tels que décrits ici. Le procédé de gestion peut comprendre en particulier une étape d'identifier l'outil 1 faisant l'objet du suivi. L'outil 1 peut être identifié de manière automatique ou manuelle, par exemple au moyen d'une puce RFID ou par tout autre moyen adéquat. Le procédé comporte une étape de mesure de la température Tm lors des différentes opérations d'usinage effectué par l'outil objet du suivi. Les mesures successives sont stockées dans une base de données de sorte à pouvoir être comparées les unes aux autres. Les profils de températures successivement enregistrés peuvent faire l'objet d'une comparaison et/ou d'une analyse.

[0040] Le procédé de gestion de l'outil comporte une étape de détermination d'une dérive de son profil de température pour une opération d'usinage donnée. Lorsque la dérive dépasse un seuil prédéterminé, relatif à l'un ou plusieurs paramètres tels que la température mesurée, la variation de température et la vitesse de variation de température, un premier message d'alerte peut être émis. Le premier message d'alerte peut être relatif à un premier degré d'usure de l'outil. Alternativement ou en plus, un second message d'alerte peut être émis lors du passage d'un second seuil prédéterminé. Le second message d'alerte peut par exemple inciter à rectifier l'outil 1.

[0041] Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion d'un outil permet de qualifier les défauts de l'outil en fonction de ses profils de température. Les défauts peuvent se limiter à l'émoussage dû à ses utilisations répétées. Les défauts peuvent alternativement être relatifs à une délamination du revêtement, une fracture du bord de coupe de l'outil 1, soit dans sa partie interne 10, soit au niveau de son revêtement, une dégradation de sa dureté suite à d'éventuelles surchauffes. Chaque défaut peut être identifié par un profil de température spécifique, identifié et/ou élaboré par le procédé de gestion de l'outil. Les bases de données comportant un grand nombre de profils de températures peuvent par exemple être exploitées pour identifier et caractériser le défaut de l'outil. Un programme d'intelligence artificielle et/ou de deep learning ou tout autre programme pouvant être entraîné, peut être utilisé dans l'exploitation et la constitution des données. En fonction du type de défaut identifié, l'outil 1 peut être orienté vers une rectification ou vers un remplacement définitif, ou vers un recyclage, ou vers tout autre opération jugée pertinente. Selon un mode de réalisation, l'outil selon la présente description peut comporter plus d'une zone de référence Zr. Les différentes zones de référence Zr peuvent être mise à la même température de référence Tr. Alternativement, les différentes zones de référence Zr peuvent avoir des températures différentes, de sorte à permettre d'accroitre la fiabilité des mesures. Dans ce cas, la différence de potentiel est déterminée au niveau de chacune des différentes zones de référence Zr. L'outil selon la présente description peut alternativement ou en plus comporter plus d'une zone de mesure Zm. Cela permet en l'occurrence de déterminer les variations de température à plusieurs endroits différents au niveau de la zone d'usinage.

Numéros de référence employés sur les figures

1 Outils d'usinage 10 Partie interne 11 Partie distale 12 Partie proximale 20 Revêtement 30 Isolant 40 Dispositif de mesure 41, 42 Moyens de connexion 50 Porte-outil

51, 52 Moyens de connexion 53 Moyen de fixation 60 Unité de contrôle Ds Longueur de la partie distale De Longueur de la partie proximale P Pièce en usinage Tm Température mesurée Zm Zone de mesure Tr Température de référence Zr Zone de référence

V Différence de potentiel