Brevet FR2283749A1 — publié le 19760402

La présente invention concerne un procédé d'usinage ainsi qu'un outil de coupe à tranchants multiples destinés à enlever une quantité prédéterminée de matière d'une pièce au cours d'une passe d'usinage. Le tranchant d'un outil enlève la matière d'une pièce uniquement lorsque la pièce passe dans la trajectoire du tranchant. Dans un outil à tranchants multiples, les tranchants pénètrent successivement dans la pièce en effectuant par rapport à la pièce un mouvement relatif de rotation ou de translation. Pendant la passe d'usinage, chaque tranchant enlève un copeau et le volume total des copeaux détachés correspond à la quantité de matière enlevée au cours de la passe d'usinage. La profondeur de pénétration du tranchant dans la pièce et la course relative par unité de temps du tranchant et de la pièce déterminent la puissance nécessaire à enlever cette quantité de matière de la pièce. La largeur du copeau se mesure parallèlement au tranchant et elle est déterminée par la longueur de la ligne de coupe instantanée du tranchant sur la pièce. L'épaisseur du copeau se mesure perpendiculairement 'aà tranchante et elle est déterminée par l'avance en plongée du tranchant dans la pièce à partir de la surface engendrée par un tranchant précédent. La longueur du copeau est fonction dla temps de contact du tranchant et de la pièce. De ce qui précède, on peut établir que l'épaisseur et la largeur du copeau déterminent l'aire de la section droite du copeau. Pour une section droite d'une superficie donnée, 1a seule variable modifiant le débit d'anlève..,ent de la matière (volume par unité de temps est la durée de la période nécessaire à détacher le copeau sur toute sa longueur. Inversement si la durée de cette période est constante, l'aire de la section droite du copeau doit varier en plus ou en moins selon que le débit d'enlèvement doit augmenter ou diminuer. Pour un tranchant donné travaillant une matière donnée, le débit d'enlèvemènt de la ms,t-ère est fonction de la puis- sance ccnsom'e. On peut démontrer au celte puissance est elle-meme fonction de la longueur de la vigne de ccupe instantanée du tranchant sur la pièce, cette puissance diminuant avec la longueur de cette ligne. De ce fait, la puissance peut être réduite et le meme volume de matière enlevée de la pièce Si la longueur de la ligne de coupe instantanée du tranchant diminue, tandis que l'aire de la section droite du copeau reste constante ainsi que sa longueur par rapport à l'unité de temps.Il en résulte que l'usure du tranchant de l'outil et de la machi ne-outillle-même reut être réduit pour une même quantité de matière détachée d'une pièce en cours d'usinage. L'invention tient compte de ce qui précède, et elle concerne un nouvel élément modulaire d'outil comportant plusieurs arêtes tranchantes. Cet élément modulaire comprend des dents successives pleines ou rapportées. Dans les deux cas, le tranchant attaque la pièce par toute sa largeur (attaque rectiligne) ou il attaque progressivement la pièce (attaque en spirale). Grâce à cette disposition, pour enlever un volume prédéterminé de matière d'une pièce donnée, la puissance nécessaire est notablement inférieure à la puissance que l'on doit fournir à un outil classique travaillant dans les mêmes conditions. En outre, cette disposition permet d'obtenir une réduction cor respondarite de l'usure des tranchants et de celle de la machinez outil. D'une manière générale, chaque élément modulaire de l'invention comprend plusieurs tranchants. La position relative de chaque tranchant est déterminée dans deux directions distinctes, c'est-à-dire dans un sens F qui correspond au sens du déplacement relatif de l'élément modulaire et de la pièce et dans un sens P perpendiculaire à ce sens F de déplacement relatif. Chaque tranchant est positionné à la fois dans les sens F et P d'une manière telle qu'il n'est aligné avec aucun des autres tranchants du module, et que la somme des largeurs de tous les tranchants est égale à la largeur totale du module dans le sens P. Un outil complet peut comprendre un nombre quelconque de tels éléments modulaires disposés soit cote-à-cote dans le sens P, soit les uns derrière les autres dans le sens F. Un tel élément modulaire détache des copeaux moins larges et plus épais que ceux qui sont détachés par un élément modulaire analogue ayant des tranchants classiques. Le copeau détaché par chaque tranchant du module de l'invention a une section droite ayant une aire équivalente à celle d'un copeau taillé par le module classique, mais son contour se rapproche de celui dlun carré. Le procédé de l'invention consiste à disposer des dents ayant des arêtes tranchantes de manière à constituer un élément modulaire à dents multiples ayant une largeur donnée correspondant à la largeur des tranchants des dents d'un élément modulaire analogue d'un type classique, dont les dents ont une profondeur de pénétration donnée. Dans ce nouvel élément modulaire, les tranchants des dents sont disposés d'une manière telle que deux tranchants ne sont jamais alignés, ni dans un sens parallèle ni dans un sens perpendiculaire au sens du déplacement relatif de l'élément modulaire et de la pièce. La largeur du tranchant de chaque dent est une fraction de ladite largeur donnée, ce qui implique que la profondeur de pénétration de chaque dent est plus grande que ladite profondeur de pénétration donnée. De ce fait, la section d'un copeau engendré ayant une largeur égale à la largeur d'un tranchant donné et une épaisseur égale à sa profondeur de pénétration et donc un contour se rapproche d'ln carré. L'invention sera décrite plus en détail ci-après, en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un élément modulaire classique à dents multiples et d'une pièce ayant la forme d'un barreau et représentée dans quatre positions successives, de manière à illustrer le mode de formation des copeaux ; sur cette figure, l'épaisseur des copeaux estkonsidé- rablement exagérée par rapport à leur épaisseur relative réelle la figure 2 est une vue en élévation de la pièce usinée représentée sur la figure 1 la figure 3 est une vue en perspective d'une forme de réalisation de l'élément modulaire à dents multiples de llin- vention usinant une pièce identique à celle de la figure 1 et représentée dans quatre positions successives ; et la figure 4 est une vue en bout de la pièce représentée sur la figure 3. Le module d'usinage classique représenté sur la figure 10 1 comprend un corpsncomportant trois dents coupantes 11, 12 et 13 ayant toutes la même largeur V. Dans cet exemple, la longueur totale du module correspond à la distance L. La pièce 14 en cours d'usinage a une largeur W, et elle est représentée sur la figure 1 dans quatre positions relatives successives P1, P2, P3 et P4. La flèche double F indique le sens du mouvement relatif du module et de la pièce et la seconde flèche double P qui est perpendiculaire à F indique le sens des tranchants, c'est-à-dire le sens de la largeur W du module. Lorsque le corps 10 et la pièce 14 effectuent un mouvement relatif dans le sens F, la pièce 14 se déplace vers la gauche et prend successivement les quatre positions relatives de la figure 1, tandis que le module ou corps 10 se déplace vers la droite. Pendant ce mouvement relatif, chaque tranchant enlève un copeau sur la partie supérieure de la pièce ou barreau 14. Le premier copeau enlevé est indiqué par le repère 14'. T Chaque copeau a une épaisseur égale àT3 et une largeur W. La 3 longueur de la ligne de coupe instantanée à chaque position du barreau 14 est égale à W et correspond à la largeur commune des tranchants des dents du module classique. Cette épaisseur 3 dé 3 termine une avance en plongée donnée pour chaque dent. Sur la vue en bout de la figure 2, il apparaît évident que l'aire de la section droite de chaque copeau enlevé 14' W est égale à 3 . Le volume total de matière enlevée par le mo- dule est proportionnel à WxT, T étant la profondeur totale de coupe des trois dents qui constituent le module 10. La figure 3 représente une forme de réalisation d'un outil modulaire 15 de l'invention qui correspond à l'outil modulaire classique 10 qui vient d'être décrit. Le module 15 de l'invention a la même largeur W que le module 10 représenté sur la figure 1. Conformément à l'invention, le module 15 comprend trois tranchants 16, 17 et 18 disposés d'une manière telle qu'aucun de ces tranchants n'est aligné avec un autre tranchant ni dans le sens F parallèle au sens du déplacement relatif du module et de la pièce, ni dans le sens P perpendiculai W re au sens F. Chaque tranchant a une largeur 3. La pièce 14 en cours d'usinage est également un barreau identique au barreau 14 représenté sur les figures 1 et 2. Lorsque le corps 15 et la pièce 14 effectuent le mouvement relatif décrit en regard de la figure 1, chaque tranchant enlève un copeau sur la partie supérieure du barreau 14 lorsqu'il prend successivement ses positions relatives P1 à P4. Etant donné que les tranchants ne sont pas alignés dans le sens F, chacun de ceux-ci enlève un copeau 14' ayant une épais W seur T et une largeur égale à 3. A chaque position de la pièce, 2 la longueur totale de coupe instantanée 2 x T (hauteur de coupe d'un coAté) + W+3 T (hauteur de coupe du coté opposé)7egale à 3 3 T + 3. Il faut noter, que le module placé en amont du module 1 5 a préalablement effectué sur la pièce 14 les divers usinages lui donnant son profil de la position P1. Sur la figure 4, on voit que le copeau 14" détaché par W chaque dent a une section droite dont la superficie est T x Etant donné que les copeaux détachés par le module 15 sont au -f nombre de trois, le volume total enlevé de la pièce 4 à chaque passe d'usinage par le module 15 est proportionnel à WxT. La largeur W3 de chaque tranchant du module de la figu 3 re 3 est donc une fraction de la largeur donnée W du module classique comparable représenté sur la figure 1. En outre, l'a- vance en plongée de chaque dent est considérablement plus grande que la profondeur de pénétration T/3 du module classique représenté sur la figure 1. Ainsi, la section droite de chaque copeau engendré 14" a une largeur égale à W/3 du tranchant correspondant et une épaisseur égale à T et de ce fait la forme de son contour se rapproche d'un carré. Si l'on compare les résultats obtenus par les modules des figures 1/et 3, on constate que chaque tranchent enlève une quantité de matière égale à 1/3 TW pour chaque position de la pièce 14. Bien que l'influence de T sur la longueur de coupe instantanée des tranchants du module de la figure 1 soit négligeable, cette influence doit etre prise en considération lorsqu'on examine la longueur de coupe instantanée du module 15 de la figure 2.Si par exemple W - = 6 mm et T = 0,6 mm, le tranchant de chaque dent du module 10 de la figure 1 a une longueur de coupe instantanée égale à W, c'est-à-dire à 9,6 mm, tandis que la longueur de coupe instantanée de chaque dent du W module 11 de la figure 2 a une valeur de T + 3 c'est-à-dire 3 0,2 + 3,2 mm, c'est-à-dire 3,4 mm pour chaque position du bar- reau 14. Ainsi, pour un meme volume de matière enlevée, la longueur de coupe instantanée du module 11 de l'invention n'est que d'environ 40 % de la longueur de coupe instantanée des dents du module classique 10. Il en résulte que pour un volume égal de matière enlevée d'une pièce, le nouveau module de l'invention n'exige qu'une puissance motrice réduite, ce qui diminue d'une manière correspondante l'usure des tranchants de la denture de l'outil. Dans la forme de réalisation de l'invention illustrée par la figure 3, la largeur du tranchant de chaque dent est notable ment inférieure à W3 car, en fait, elle correspond pratiquement 3 à W3. L'avanceen plongée de chaque dent est donc pratiquement le triple de celle des dents du module de la figure 1. Il est évident qu'un outil peut être constitué de plusieurs modules de l'invention disposés soit cRte-à-côte dans le sens P soit à la suite les uns des autres, c'est-à-dire dans le sens F. En fait, une quantité maximale de matière peut être enlevée d'une pièce usinée lorsque la section droite du copeau est pratiquement de contour carré, c'est-à-dire si le rapport de la largeur du tranchant à l'avance en plongée par dent est voisin de l'unité. Dans la pratique, bien que la largeur de chaque dent du module représenté sur la figure 3 soit égale à Y la largeur minimale des dents n'est limitée que par des considéra- tions technologiques ou économiques. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux éléments décrits ci-dessus, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'usinage d'une pièce par enlèvement de matière, caractérisé en ce qu'il consiste à façonner un module d'outil ayant des dents multiples et ayant une largeur totale correspondant à la largeur W d'un module classique analogue ayant une avance en plongée donnée par dent, les tranchants des dents étant disposés de manière telle que deux tranchants ne sont jamais alignés ni parallèlement. ni perpendiculairement au sens du déplacement relatif du module et de la pièce à usiner,et à donner à chaque tranchant une largeur correspondant à une fraction de ladite largeur W, cette fraction étant égale à la largeur W divisée par le nombre donné des dents et l'avance en plongée par dent étant multipliée par rapport à ladite avance en plongée du module classique par un nombre égal au nombre donné des dents, afin que la section droite du copeau engendré par chaque tranchant ait une largeur égale à la largeur du tranchant et une épaisseur égale à l'avance en plongée par dent et qu'elle ait une forme se rapprochant d'un carré. 2. Outil d'usinage par enlèvement de copeaux, caractérisé en ce qu'il comprend un corps comprenant plusieurs modules à dents multiples, chaque module ayant une largeur totale correspondant à la largeur W de la denture d'un module analogue classique ayant une avance en plongée donnée par dent, chaque module comprenant un nombre donné de dents, les tranchants des dents étant disposés d'une manière telle que deux tranchants ne sont jamais alignés dans un sens parallèle ou perpendiculaire au sens du déplacement relatif du module et de la pièce à usiner, la largeur de chaque tranchant étant une fraction de ladite largeur donnée W et étant égale à la lar- geur W divisée par le nombre donné de dents de manière que l1a- vance en plongée par dent corresponde à ladite avance en plongée donnée,multipliée parunnombre correspondant au nombre donné de dents du module et que la section droite du copeau engendré ait une largeur égale à celle du tranchant et une épaisseur égale à l'avance en plongée donnée par dent et donc une forme s'approchant d'un carré. 3. Outil d'usinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque module comprend deux dents tranchants et en ce que ladite fraction de W n'est pas notablement supé W rieure à 2 4. Outil d'usinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque module comprend trois dents tranchantes, W en ce que ladite fraction de W est voisine de 3 et en ce que 3 l'avance en plongée par dent est multipliée par un nombre au moins égal à 3.