Brevet FR2004902A1 — publié le 19691205

i 2004902 La présente invention se rapporte à des outils de brochage et elle a trait plus particulièrement à des broches à segments ou éléments de coupe multiples agencées en particulier pour brocher des encoches, des trous, des rainures et des canaux de sections droi-5 tes particulières. L'invention est utilisable en particulier pour former des rainures dites en "sapin de noël" dans des disques de turbine utilisés pour supporter des aubes"de turbine de profils similaires mais il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux brochages de telles rainures. 10 Un outil de brochage du type classique comprend un fût sur lequel sont formés un certain nombre de dents ou de groupes de dents de brochage. Il s'est posé un certain nombre de problèmes particulièrement difficiles à résoudre pour ces types de broches, du fait qu'ils sont imputables à la fois à la fabrication, à l'uti-15 lisation et à l'entretien de ces broches de types classiques. Ainsi, pour l'usinage de broches du type à fût unique, il est nécessaire d'utiliser des machines et des montages de grande capacité et coûteux et en o.utre on doit utiliser des dispositifs dé tournage permettant d'usiner des fûts de broches de différentes longueurs. Lors 20 du traitement thermique de broches du type à fût unique, il se produit une forte déformation du fait de la longueur importante du fût; en outre, des fissurations peuvent se traduire par le rebut de toute la broche et également le traitement thermique n'est pas uniforme à cause de la grande longueur de la broche. 25 Dans l'opération de rectification de broches du type à fût unique, la longueur du fût a également une influence défavorable en ce qu'elle provoque des ruptures de la meule de rectification de sorte qu'on est obligé d'utiliser des meules de petit diamètre pour contrebalancer cet inconvénient. 30 En ce qui concerne l'usinage de broches du type à fût unique, l'expérience de l'opérateur joue un rôle déterminant du fait que la qualité de l'ensemble de la broche est seulement aussi bonne que celle de la dent la plus mauvaise et qu'une dent sous-dimensionnée provoque une surcharge, parfois sévère, de la dent suivante. En 35 cours de service, lorsqu'une broche du type précité présente un sous-dimensionnement important d'une dent, dû à une usure ou à une autre cause, il est nécessaire de rebuter toute la broche même si les autres dents sont encore bonnes de sorte que la perte enregis 69 08287 2 2004902 trée est importante. En outre, le choix des matériaux à utiliser pour la fabrication des broches est limité par la forme de fût. Dans les broches de types connus, on utilise de l'acier rapide mais jamais du carbure du fait que le carbure est si coûteux qu' 5 une erreur d'usinage ne pourrait pas être admise dans la fabrication d'une broche à fût unique et également que la perte de l'outil complet ne pourrait pas être tolérée pour une simple cassure ou détérioration d'une seule dent. Des tentatives ont été faites par le passé pour éliminer cer-10 tains des inconvénients des broches classiques en formant une broche de. plusieurs segments, chaque segment comportant plusieurs dents; on a également cherché à fabriquer une broche à partir de dents individuelles emmanchées sur un support» Cependant, ces solutions se sont avérées impossibles à utiliser en pratique pour 15 une diversité de raisons, la principale étant que les broches ne permettent pas d'obtenir la stabilité nécessaire dans des opérations de brochage et qu'elles présentent en particulier un défaut de flottement se traduisant pas un déplacement latéral des extrémités avant des dents sous l'effet des pressions exercées sur l'outil. 20 l'invention a en conséquence pour objet un outil de brochage comprenant plusieurs éléments de coupe individuels, des moyens de retenue pour fixer les éléments de coupe dans une rangée appropriée pour le brochage et des moyens de verrouillage pour relier entre eux les éléments de coupe et pour les bloquer dans la position de 25 brochage. L'outil de brochage selon l'invention est formé de plusieurs éléments de coupe ou dents individuels assemblés à l'aide d'une structure de verrouillage à rainures et saillies en V situées entre des dents adjacentes. Chaque dent comporte une saillie en forme de 30 V sur sa surface supérieure ou inférieure et l'autre surface est munie d'une encoche ou évidement en forme de V correspondante» Les dents sont assemblées les unes au-dessus des autres de manière à former une broche dans laquelle des saillies et des encoches prévues sur des dents adjacentes s'emboîtent les unes dans les 35 autres, l'ensemble étant maintenu par une structure d'extrémité et un tirant traversant les bases des dents en emboîtement. Cette construction, notamment l'emboîtement des dents, permet d'éliminer les défauts de stabilité et de flottement rencontrés dans les 69 08287 3 2004902 "broches à segments de types connus ainsi que les inconvénients des "broches du type à fût unique, la "broche à segments individuels selon l'invention présente de nombreux avantages par rapport aux broches de types connus en ce qui concerne la fabrication, l'uti-5 lisation et l'entretien. Pour la fabrication de la broche selon l'invention, on peut utiliser de petites machines pour effectuer le tournage des dents individuelles, ces machines étant d'un type complètement automatique et toutes les dents individuelles pouvant être initialement coulées, ou mises en forme autrement, à des di-10 mensions uni formes puis reprises par rectification dans la zone de coupe. Dans l'opération de traitement thermique de la broche, on élimine la déformation du fût du fait que celui-ci n'existe plus, une fissuration éventuelle d'une dent ne pose aucun problème; en outre on peut effectuer un traitement thermique uniforme et de qua-15 lité contrôlée pour chacune des petites dents individuelles. Dans l'opération de rectification, il ne se produit plus de rupture de meule car on rectifie une seule dent à la fois, on peut en outre utiliser des meules de grand diamètre du fait qu'il n'existe pas de dents adjacentes susceptibles de toucher la meule, ce qui réduit 20 encore le risque de rupture de meule. Bans l'opération d'assemblage de la broche à éléments de coupe individuels, on dispose d'une plus grande capacité de choix des meilleures dents à utiliser comme outils de finition et en outre des dents sous-dimensionnées peuvent soit être éliminées, soit placées sélectivement au début de la 25 broche de façon à réduire les surcharges dues à un sous-dimension-nement. En ce qui concerne l'entretien ou la réparation des broches à dents individuelles selon l'invention, des dents sous-dimensionnées peuvent être aisément démontées et remplacées par des dents correc— 30 tes de façon à prolonger la durée de service de l'ensemble de la broche et une ou plusieurs dents détériorées par fissuration ou pour une autre cause peuvent également être aisément remplacées. Un autre avantage important et que les conséquences d'un endommageaient ou d'une erreur de fabrication, de montage ou d'utilisation, 35 sont limitées à des dents isolées au lieu de mettre en cause l'ensemble de la broche, ce qui permet par conséquent d'utiliser des matériaux coûteux mais très avantageux, tels que du carbure, pour la fabrication des dents. 69 08287 4 2004902 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. 5 - La figure 1 est une vue en élévation d'une broche selon 1' invention, partiellement arrachée pour mettre en évidence la longueur importante de cette broche; - la figure 2 "est une vue latérale de la broche de la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective d'une broche selon 10 l'invention, plusieurs dents étant enlevées pour clarifier le dessin et montrer certains détails de l'ensemble; - la figure 4 est une vue montrant le dispositif de retenue utilisable dans la broche selon l'invention; - la figure 5 est une vue montrant un support utilisable pour 15 la fixation de la broche selon l'invention en position de travail; - la figure 6 est une vue en bout d'une des dents de la figure 5o Sur la figure 1, une broche de profilage 10 comprend plusieurs éléments de coupe ou segments se présentant sous forme de dents 12, 20 imbriqués les uns dans les autres et s'étendant sur la majeure partie de la longueur de la broche. Toutes les dents n'ont pas été représentées en détail sur la figure 1 et la broche est représentée en vue arrachée de manière à mieux mettre en évidence sa grande longueur; il va de soi que les dents individuelles 12 sont empilées 25 les unes sur les autres sur toute la longueur de travail de la broche» Les dents représentées sur la figure 1 sont des dents d* ébauchage et elles comportent à leurs extrémités avant des parties de coupe 14 (figure 2). Comme le montre la figure 2, les éléments de coupe augmentent de dimensions de la gauche vers la droite sur 5) la longueur de la broche de manière que l'extrémité de gauche d® la broche constitue l'extrémité avant dans l'opération de brochage. Dans la broche de la figure 1, qui est posée sur le côté, la surface supérieure de chaque dent est munie d1une rainure ou encoche 16 en forme de V qui s'étend pratiquement sur toute la longueur 35 de la dent et la surface inférieure de chaque dent comporte une saillie correspondante 18 en forme de V s'étendant pratiquement sur toute la longueur de la dent. Les rainures 16 en Y sont délimitées par des surfaces faisant entre elles un angle d'environ 120° tandis 69 08287 5 2004902 que l'angle rentrant de chaque saillie 18 en forme de Y a une valeur d'environ 240°, c'est-à-dire que les saillies 18 et les rainures 16 s'emboîtent'parfaitement les unes dans les autres. Cependant il va. de soi qu'on pourrait choisir d'autres valeurs angulaires 5 pour cette disposition à emboîtement» Comme le montre la figure 2, les rainures 16 et les saillies 18 s'étendent pratiquement sur toute la longueur de chaque dent individuelle de manière à obtenir ainsi un emboîtement entre dents sur toute leur longueur. Puisqu'une surface de chaque dent est pourvue d'une saillie en 10 V et que l'autre surface de la dent est pourvue d'une rainure en V, chaque dent, excepté les dents situées aux extrémités supérieure et inférieure de la rangée, comporte une saillie inférieure en V s'emboîtant dans une rainure supérieure en V de la dent inférieure adjacente tandis que la surface supérieure de chaque dent comporte 15 une rainure en V s'emboîtant dans une saillie en Y de la dent supérieure adjacente, la surface inférieure de la dent placée en bas de la rangée et la surface supérieure de là dent placée en haut de la rangée ne s'emboîtent pas dans des surfaces correspondantes de dents adjacentes mais elles sont agencées pour être bloquées par 20 une structure de retenue qui va être décrite plus complètement dans la suite, de manière que chaque dent de la broche soit parfaitement maintenue et verrouillée en position par ces surfaces supérieure et inférieure à l'aide de surfaces adjacentes de profils appropriés. Il va de soi que la disposition à rainure et saillie -25 en V pourrait être inversée de manière que la saillie soit située sur la surface supérieure de chaque dent et que la rainure soit au contraire située sur la surface inférieure de la dent» En référence aux figures 1 et 2 et en outre à la figure 4, la pile de dents de coupe emboîtées les unes dans les autres est main-30 tenue assemblée par une structure de retenue se présentant sous forme d'un bloc de verrouillage 20 prévu à l'extrémité supérieure ou avant de la broche et d'un bloc d'appui 22 prévu à l'extrémité inférieure ou arrière de la broche. le bloc de verrouillage 20 comporte sur sa surface inférieure une saillie en V venant s'emboîter 35 dans la rainure en Y prévue dans la dent, ou segment,adjacente. Chaque segment denté comporte un trou 24 situé à proximité de la racine de la dent, les trous des différentes dents étant placés dans les mêmes positions relatives de manière à former un passage 69 08287 6 2004902 continu lorsque les dents sont alignées pour constituer la broche. Le bloc de verrouillage 20 et le bloc d'appui 22 comportent également des trous placés dans dés positions similaires et un tirant 26 est engagé à partir du bloc de verrouillage 20 au-travers des ra-5 cines de toutes les dents 12 de manière à pénétrer dans le bloc d* appui 22. Le bloc de verrouillage 20 comporte un évidement 28 de profil cylindrique et deux trous latéraux 30 diamétralement opposés. Une tête fixée sur une extrémité du tirant 26 et comportant un collet 10 cylindrique 32 et des ailettes latérales 34 est emboîtée dans l'é-videment 28 et dans les trous latéraux 30. L'engagement du collet 32 et des ailettes 34 dans 1'évidement 28 et les trous latéraux 30 est également mis en évidence sur la vue en perspective de la figure 3« L'autre extrémité du tirant 26 comporte une partie filetée 15 36 qui est engagée dans un évidement cylindrique 38 du bloc d'appui 22 et un écrou de blocage 40 de forme cylindrique et allongée est logé dans 1'évidement 38 de manière à se visser sur la partie filetée 36 et compléter ainsi la structure de retenue de broche. Le dimensionnement relatif des différentes parties est tel que 1* 20 écrou 40 puisse être bloqué solidement sur la partie filetée 36 pour appliquer les segments, le bloc de verrouillage et le bloo d1 appui les uns contre les autres en vue d'exercer une force de compression extrêmement élevée répartie sur la longueur totale de la broche. Le tirant 26 est muni d'un méplat 42 qui entre en contact 25 avec un téton fixe 44, en vue d'empêcher une torsion ou rotation du tirant 26 lorsque 1'écrou 40 est en train d'être serré» La structure de retenue décrite plus haut permet de maintenir les segments dentés dans une position d'assemblage et d'exercer une force de compression importante pour appliquer les dents l'une con-30 tre l'autre. La liaison d'emboîtement à rainure et saillie en V entre des dents successives empêche tout mouvement relatif entre les dents de sorte que l'ensemble présente tous les effets et les avantages d'une broche monobloc sans en avoir les inconvénients mentionnés plus haut. 35 Sur la figure 3» on a représenté une vue en perspective d'une broche selon l'invention. Certains des segments dentés ont été supprimés de manière à mieux montrer la structure d'une dent individuelle ainsi que la relation entre les dents. Les dents de ooupe 69 08287 7 2004902 représentées sur la figure 3 sont munies de stries en "sapin de noël" de façon que la broche puisse servir à effectuer un brochage de finition. En conséquence, on voit que l'invention peut être appliquée à des broches d'ébauchage telles que celle de la figure 1 5 ou à des broches de finition telles que celle de la figure 3• Il va également de soi qu'on peut faire varier progressivement et à volonté des profils de dents successives de façon à obtenir par exemple une transition entre des dents d'ébauchage à une extrémité et des dents d'usinage intermédiaire à l'autre extrémité, ou bien 10 entre des dents d'usinage intermédiaire et des dents de finition, ou même entre des dents d'ébauchage et des dents de finition si la nature de l'opération le permet» lies relations entre les dents individuelles 12 et également entre ces dents et le bloc de verrouillage 20 d'une part et le bloc 15 d'appui 22 d'autre part, ainsi qu'entre le tirant 26 et le collet 42, sont clairement mises en évidence sur la figure 3« En outre, l'étendue de la rainure 16 en V sur toute la longueur des segments dentés 12 est clairement mise en évidence sur la figure 3 du fait que certaines dents ont été supprimées du dessin et. on voit que la 20 saillie en V 18 prévue à la partie inférieure de chaque dent s* étend également pratiquement sur toute la longueur de la dent» Sur la figure 5# la broche 10 assemblée est montée dans un cou-lisseau 48 classique pour l'exécution d'une opération de brochage» Pour assurer une fixation correcte de la broche 10 dans le coulis-25 seau 48, chaque segment denté est pourvu d'un côté d'une encoche 50 en Y à 45°, tandis qu'une barre de blocage en forme de V correspondante s'engage dans l'encoche 50 et est fixée sur le coulisseaa à l'aide d'une vis 54» L'inter-action entre la barre 52 et l'encoche 50 provoque l'application de la broche contre les surfaces 56 30 et 58 du coulisseau de manière à la maintenir étroitement dans ce dernier. En conséquence, on obtient une amélioration de la stabilité de broche. Bien que la description précédente ait concerné une liaison d' accouplement à rainures et saillies en. Y, il va de soi que l'inven-35 tion n'est pas limitée à une telle forme d'accouplement. On pourrait utiliser tout profil équivalent pour assurer l'accouplement et le maintien de segments adjacents sur leur longueur, par exemple en prévoyant sur toute la longueur des segments des cannelures ou 08287 8 2004902 bien des surfaces radiales ou des rainures de profils appropriés» La description qui précède montre que l'invention permet d' obtenir une broche à segments dentés individuels qui est extrêmement avantageuse du fait que les saillies et rainures en V prévues entre les segments dentés de la broche améliorent sa stabilité et éliminent tout flottement» 69 08287 9 2004902 l!VÏIIII0iII0I8 L'invention a pour objet : 1) Une broche à segments de coupe multiples, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs éléments ou segments de coupe, des 5 moyens de retenue pour assembler les éléments de coupe de manière qu'ils soient alignés en rangée dans des positions de brochage et des moyens de verrouillage pour bloquer étroitement les éléments de coupe dans les dites positions de brochage. 2) Une broche conforme à la revendication 1, caractérisée en 10 ce que lesdits moyens de verrouillage comprenneiit des surfaces profilées s'étendant sur la longueur de chacun des éléments de coupe. 3) Une broche conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de verrouillage comprennent une première partie profilée prévue sur une surface de chaque élément de coupe et 15 une seconde partie profilée en correspondance prévue sur une autre surface de chaque élément de coupe. /Une broche conforme à la revendication 3» caractérisée en ce que"chacune desdites parties profilées s'étend sur la longueur des éléments de coups* 20 5) Une broche conforme aux revendications 3 et 4, caractéri sée en ce que la première partie profilée est une rainure en Y et la seconde partie profilée est une saillie en Y correspondante. 6) Une broche conforme à la revendication 5, caractérisée en ce que la rainure en Y a une angle d'environ 120° et la saillie en 25 Y un angle correspondant d'environ 240°. 7) Une broche conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits moyens de retenue comprennent un tirant traversant chaque élément de coupe et des blocs d'extrémité reliés audit tirant et s'appuyant eontre les éléments de coupe si- 30 tués aux extrémités de la rangée. 8) Une broche conforme à la revendication 7, caractérisée en ce que chacun desdits blocs d'extrémité comporte une surface profilée venant s'emboîter dans une surface de profil correspondant prévue sur l'élément de coupe adjacent. 35 9) Un élément de coupe utilisé dans la broche définie dans 1' une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une dent de coupe, une surface supérieure présentant un premier profil prédéterminé et une surface inférieure présentant un 69 08287 2004902 second profil prédéterminé, le premier et le second profil se correspondant « 10) Un élément de coupe conforme à la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est muni d'un trou situé à prâximité de la raci— S ne de dent et débouchant dans ses surfaces supérieure et inférieure.