Brevet FR2095228A1 — publié le 19720211

i 2095228 La présente invention concerne les outils de perçage : forets, tarières ou mèches, et plus en particulier un outil de perçage comprenant un corps de perçage en forme de vis, fabriqué à partir d'une pièce en acier de forme allongée enroulée de façon à 5 constituer une spirale en forme de vis. Il est déjà connu dans la technique antérieure (brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 770.480) de fabriquer une tarière en enroulant un corps de forme allongée sur une tige centrale de façon à constituer une spirale en forme de vis. Toutefois,ce procédé de fabri-10cation d'ion corps en forme de vis pour un outil de perçage présente des limites, notamment dans la fabrication d'outils d'un diamètre inférieur à environ 19 mm, en raison en particulier de la difficulté qu'il y a à enrouler un corps de forme allongée ou fil autour d'une tige centrale d'un diamètre considérablement plus faible que 15celui du fil à enrouler en sorte de laisser subsister suivant l'axe de l'outil un passage central dont le diamètre est du même ordre de grandeur que celui du fil enroulé ; ces limites résultent également du fait qu'il ne s'est pas avéré possible d'obtenir des outils présentant un débit de copeaux et une résistance à la torsion satis-20 faisants lorsque les outils présentent des rapports entre dimensions tels qu'indiqués ci-dessus pour un diamètre de beaucoup inférieur à 19 mm.A titre d'exemple, on a procédé à des essais qui ont montré qu'un outil, réalisé à partir d'un fil d'acier pour ressort de qualité supérieure et présentant un diamètre extérieur de l'ordre de 256,3 mm, ne présente pas de passage central du tout lorsqu'il s'agit d'obtenir une résistance à la torsion satisfaisante. Par ailleurs, le procédé de fabrication de forets ou de mèches en spirale qui consiste à enrouler un fil d'acier étiré de qualité supérieure de façon à constituer un corps en forme de vis présente 30 en particulier deux avantages qui résident d'une part dans la fabrication de ces outils à un prix de revient considérablement plus bas que le fraisage par exemple et d'autre part dans l'obtension d'outils qui, grâce à la nature de la matière dans laquelle ils sont réalisés, peuvent se plier de façon élastique lorsqu'on les 35 enfonce dans un corps qui rend le perçage possible dans une direction autre que celle de l'axe de l'outil. C'est pourquoi la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un outil de perçage dont le corps est constitué par 40 un'fil d'acier qui est enroulé en une spirale en forme de vis dont 71 21526 - 2 - 2095228 une extrémité présente une arête de coupe et, dans le cas d'une mèche à bois, une vrille, ce procédé rendant possible la fabrication d'un corps de perçage présentant suivant l'axe de la spirale un passage central de dimension comprise entre toute valeur voulue 5 et zéro ou même également une âme centrale (qui correspond à un passage "négatif" suivant l'axe de la spirale). Selon l'invention, ce procédé, qui permet la fabrication d'une ébauche pour outil de perçage présentant un corps de perçage cons-10 titué par un fil d'acier enroulé en Une spirale en forme de vis dont une extrémité est munie d'une arête de coupe, est caractérisé en ce qu'on fabrique ce corps de perçage en forme de vis en enroulant de façon serrée l'un autour de l'autre au moins deux fils d'acier de diamètres et de résistances à la flexion à peu près !5 identique, sans être nécessairement égaux, de façon que chacun constitue un élément en forme de vis comprenant plusieurs spires.. Ainsi, ion tel élément, après avoir été muni d'une arête de coupe et, éventuellement, d'une vrille centrale, constitue le corps d'un outil de perçage.En enroulant l'un autour de l'autre deux ou plus 20 decfeuxfOs d'acier,les forces nécessaires pour provoquer la déformation de chaque fil en vue de lui donner la forme d'une spirale s'équilibrent l'une l'autre, ce qui élimine l'obligation d'utiliser un mandrin central autour duquel enrouler la spirale et qui serait sans cela nécessaire. 25 On peut cependant souhaiter fabriquer des corps de perçage présentant un passage axial central alors que, pour obtenir des outils de perçage de résistance acceptable, le diamètre de ce passage devrait être plus faible qu'une valeur voisine du diamètre du fil 30 et de préférence sensiblement inférieur à celui-ci. Dans ce cas, on enroule les fils autour d'un noyau constitué par un fil de diamètre inférieur à celui des fils à enrouler ou, si ces fils sont de diamètres différents, inférieur au diamètre du plus large de ces fils. On peut faire avancer ce fil-noyau en même temps que les 35 fils enroulés autour de lui, au cours de l'enroulement de ceux-ci, ce noyau n'est soumis à aucune force latérale du fait de l'équilibre des forces qui provoquent le pliage des fils que l'on enroule.. En enroulant des fils de diamètres quelque peu différents sans uti-40 liser de noyau en fil et pourvu que les forces nécessaires pour en 1 21526 - 3 - 2095228 rouler le fil le plus mince dépassent les forces nécessaires pour provoquer une déformation permanente du fil le plus épais, ce dernier prendra une forme en vis et la matière de la spirale formée présentera axialement une âme continue, la spirale du fil le plus 5 fin présentant alors un passage axial central correspondant. On peut utiliser de façon convenable l'une et l'autre de ces formes de spirale comme ébauches que l'on complète pour constituer des outils de perçage à applications identiques ou différentes. Lorsqu'on enroule l'un autour de l'autre deux ou plus de deux 10 fils sans utiliser de noyau, la coupe axiale de chaque ébauche d'outil est constituée par une suite d'arcs sinusoïdaux disposés de part et d'autre de l'axe de l'outil, cet axe constituant une enveloppe rectiligne des sections de la spirale prises sur toute sa longueur. 15 L'invention a également pour objet un appareil permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus pour enrouler l!un autour de l'autre au moins deux fils de diamètres et de résistances à peu près identiques, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce en forme de 20 bloc présentant un certain nombre de canaux de guidage de fil, un par fil à enrouler, ces canaux.traversant la pièce à partir d' un orifice commun situé sur une face latérale de cette pièce et en faisant un certain angle par rapport a un axe autour duquel ils sont répartis en faisant deux à deux des angles égaux entre canaux 25 voisins, une monture, rotative destinée à fixer les extrémités des fils qui sortent des canaux par leur orifice commun, des moyens pour faire tourner cette monture et des moyens pour la déplacer suivant la direction de l'axe pendant qu'on la fait tourner., 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre à titre d'exemples non limitatifs et en regard du dessin annexé sur lequel : la fig. 1 représente un appareil conforme à l'invention pour fabriquer suivant le cas un outil de perçage en forme, de vis ou la par-35 tie en forme de vis de cet outil -, la fig. 2 représente un autre appareil pour fabriquer la partie en forme de vis d'un outil de perçage ; ; la fig. 3 représente un mode de réalisation d'un outil de perçage présentant un corps de perçage fabriqué suivant le procédé confor- 40 me à l'invention et muni d'une arête de coupe et d'une vrille de 71 21526 - 4 - 2095228 façon à permettre le perçage du bois;, la fig. 4 représente un outil de perçage dont le corps comprend deux fils en spirale enroulés l'un autour de l'autre et dont une extrémité est munie d'une arête de coupe en métal duï. 5 La fig. 1 illustre le procédé conforme à 1'«invention qui permet de fabriquer une ébauche d'outil de perçagé et qui consiste à réaliser simultanément deux ébauches en les enroulant l'une autour de l'autre tout en tirant en même temps les fils à travers les canaux de guidage d'une monture. 10 Lorsqu'on réalise ces ébauches conformément à l'invention, il est essentiel que les fils, au nombre de deux ou de plus de deux, que l'on enroule l'un autour de l'autre le soient d'une manière telle qu'ils présentent avec précision le même pas sur toute la longueur de leurs spirales, ceci afin de rendre possible la séparation de 15 ces spirales en les dévissant l'une par rapport à l'autre dans le sens axial. Lorsqu'on réalise des outils de perçage conformes à l'invention, on résoud ce problème très important en utilisant ion appareil, tel que l'un de ceux représentés par les Fig. 1 et 2, la fig. 1 illus-20 trant aussi bien la réalisation d'ébauches d'outils de perçage en tant que telles que la réalisation d'un mandrin destiné à la fabrication d'autres ébauches. L'appareil représenté par la Pig. 1, dont né sont montrées que les parties présentant de l'importance pour la compréhension de l'inven-25 tion, comprend deux mâchoires de serrage 29 dont chacune présente un canal de guidage JO pour l'un correspondant des fils 21 ou 22, ces canaux se dirigeant vers un orifice de sortie des fils situé sur une face latérale de chaque mâchoire et présentant une dimension adaptée au diamètre extérieur des enroulements en spirale. Dans ce 30 mode de réalisation, chaque mâchoire présente un canal de gùidage supplémentaire 31 pour guider un noyau central en fil 20 qui est utilisé lorsqu'il faut enrouler les deux fils 21 et 22 autour d'un tel fil pour obtenir un passage axial central. Le choix de l'angle a suivant lequel les canaux 30 arrivent par 35 rapport à la direction axiale de l'enroulement s'avère d'une importance .notable pour le pas de la spiapale et on peut le déterminer expérimentalement oubien par calcul à partir du pas voulu. Pour obtenir le meilleur résultat possible, il faudrait choisir l'angle a de façon à obtenir un serrage de 1'enroulement aussi voisin que 1 21526 - 5 - 2095228 possible de son serrage maximal théorique, ce dernier étant évidemment fonction des dimensions des fils à enrouler et éventuellement du fil-noyau. Lorsqu'on procède à un enroulement sans fil-noyau et avec des fils d'enroulement de même diamètre, à l'angle ^ a correspond à peu près un pas des enroulements pratiquement égal au double du diamètre des fils. Pour enrouler simultanément trois fils, on peut utiliser un montage analogue avec par exemple trois mâchoires dont chacune présente un angle au centre, entre ses faces, de 120° et, pour un nombre 10 plus élevé de fils, un nombre correspondant de mâchoires, bien que, pour obtenir une ébauche pour un outil de perçage utilisable dans la pratique, on désire rarement en avoir plus de deux. Pour réaliser les ébauches, on fixe les extrémités des fils 21 et 22 et éventuellement du fil noyau20 dans une monture 33 rotative ^-5 et mobile axialement qui comprend à cet effet une mâchoire 34 > pour réaliser les spirales, on fait tourner- cette monture et on la laisse se déplacer axialement en s'éloignent des mâchoires 29. On peut à la convenance, mais sans que cela soit nécessaire, prévoir des mâchoires de support 35 que l'on amène dans une position où 20 elles guident- les spirales une fois que l'on en a réalisé un certain nombre de spires, ces mâchoires 35 présentant des gorges 36 pour le guidage des spirales. La Fig. 2 illustre la réalisation d'une ébauche présentant à travers sa spirale un passage axial central, à l'aide d'un mandrin 4o fabriqué au préalable en utilisant le procédé indiqué qui consiste à enrouler l'un autour de l'autre des fils de diamètres différents.. Pour réaliser ce mandrin 40, il est avantageux d'utiliser un acier de qualité supérieure non durci .que, après façonnage du mandrin, on traite pour lui donner une dureté supérieure à 30 celle du fil d'acier à ressort que l'on doit enrouler en forme de spirale à l'aide de ce mandrin. L'enroulement d'une ébauche d'outil de perçage à partir d'un fil 41 s'effectue en principe de la même manière que celle décrite en regard de la Fig. 1, à l'exception près qu/1on laisse se déplacer axialement le mandrin 40 à travers 35 xone mâchoire de structure correspondante. Pour obtenir un outil de perçage présentantune extraction dé copeaux satisfaisante, on meule extérieurement une ébauche réalisée de la façon illustrée par les Fig. 1 ou 2, de préférence par meulage 1 21526 - 6 - 2095228 sans pointe, de sorte que la face extérieure de l'outil s'étend suivant une bande cylindrique en forme de vis. En vue d'obtenir une extraction de copeaux maximale dans le perçage de bois durs ou tendres, la matière de la spirale ôtée par le meulage doit 5 correspondre à 20 à 40$ du diamètre du fil. Avec un meulage à moins de 20# ou à plus de 40# du diamètre du fil', il peut y avoir un certain risque de bourrage des copeaux lorsqu'on perce dans certains bois, ce bourrage survenant dans le premier cas à la périphérie de l'outil et dans le second cas en son centre en raison 10 d'une avance insuffisante. La Fig. 3 représente un outil de perçage fabriqué conformément à l'invention à partir d'un fil 51 d'acier à ressort de qualité supérieure à section circulaire, cet outil étant enroulé en forme de vis sur une partie qui constitue 1'outil proprement dit et présen-15 tant en outre une arête de coupe radiale 53, une arête de coupe latérale 54 et une vrille 55, à son autre extrémité, l1'outil se termine par une partie 56 du fil qui est orientée latéralement et qui, avec une partie axiale 57 et une poignée non représentée, constitue une manivelle pour faire tourner l'outil. 20 La Fig.4 illustre un mode de réalisation d'un outil de perçage constitué par deux fils ronds d'acier à ressort 62 et 63, l'ensemble présentant à une extrémité un trou conique 60 dans lequel est fixé par soudure un taillant en métal dur 61. Il est bien évident que la présente invention n'est pas limitée aux 25 exemples qui viennent d'être décrits et que l'on peut y apporter diverses modifications sans sortir du cadre des revendications qui suivent. 71 21526 7. 2095228 REVENDICATIONS_ 1 - Procédé permettant la fabrication d'une ébauche pour outil de perçage présentant un corps de perçage constitué par un fil d'acier enroulé en une spirale en forme de vis dont une extrémité est munie d'une arête de coupe, caractérisé en ce qu'on 5 fabrique ce corps de perçage en forme de vis en enroulant de façon serrée l'un autour de l'autre au moins deux fils d'acier de diamètres et de résistances à la flexion, à p*u près identiques, sans être nécessairement égaux, de façon que chacun constitue un élément en forme de vis comprenant plusieurs spi-10 res. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on enroule ensemble les fils autour d'un noyau constitué par un fil de diamètre inférieur à celui du plus large de ces fils. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on 15 fait passer chacun des fils à travers un canal de guidage différent pour chacun, tous les canaux se terminant par un orifice commun et faisant un certain angle par rapport à un axe donné autour duquel ils sont répartis en faisant deux à deux des angles égaux entre canaux voisins, on fixe dans une monture les 20 extrémités des fils qui sortent de ces canaux par leur orifice commun et on fait tourner cette monture tout en la déplaçant le long de l'axe considéré à partir de l'orifice commun de façon à réaliser des spirales avec les fils, ces derniers étant en même temps tirés à travers les canaux. 25 4 - Appareil de mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication i pour enrouler l'un autour de l'autre au moins deux fils de diamètre et de résistances à peu près identiques, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce en forme de bloc présentant un certain nombre de canaux de guidage de fil, un par fil à «nrouler, 30 ces canaux traversant la pièce à partir d'un orifice commun situé sur une face latérale de cette pièce et en faisant un certain angle par rapport à un axe autour duquel ils sont répartis en faisant deux à deux des angles égaux entre canaux voisins, une monture rotative destinée à fixer les extrémités des 35 fils qui sortent des canaux par leur orifice commun, des moyens pour faire tourner cette monture et des moyens pour la déplacer suivant la direction de l'axe pendant qu'on la fait tourner.