Brevet FR2252175A1 — publié le 19750620

la présente invention se rapporte aux outils de coupe, notamment tournants, pour l'usinage de surfaces de pièces et de matériaux L'invention peut être utilisée d'une manière efficace pour le décalaminage d'un métal laminé à chaud, pour l'ébarbage de laminés ou pour leur enlever une couche défectueuse, pour l'écroûtage de pièces coulées, ainsi que pour le nettoyage d'une surface d'une pièce en métal, pour en diminuer par exemple la rouille, des taches de graisse ou autres matières. Â présent, on fait un large usage de procédés et d'outils différents pour l'usinage (ébarbage) de surfaces curvilignes de métaux et de matériaux, tels que : des meules et des rubans abrasifs, des ttes de fraisage, des plateaux porte-outils pour tours de dégrossissage, et des têtes de coupe pour raboteuses et machines à dégrossir. À l'heure aetuelle, on effectue fréquemment ltusinage (ébarbage) de surfaces curvilignes de pièces et de matériaux par des abrasifs, soit à l'aide d'outils à main mécanisés, soit sur des machines fixes. Or, les meules et les rubans abrasifs ont une courte durée de vie et, lors de 1' usinage de matériaux visqueux, la surface usinée de ces outils s'encrasse et se calamine. En outre, ébarbage des surfaces curvilignes par des outils à abrasifs est un processus laborieux et très cher, et la courte durée de ces outils, rend difficile l'automatisation de l'usinage au moyen de ces outils0 En particulier, il n'est pas possible d'effectuer par abrasifs l'ébarbage du titane et de ses alliages, ainsi que d'une série de métaux non ferreux (aluminium, cuivre, etc.). De plus, les outils abrasifs donrent, au cours de l'usinage, beaucoup de poussière abrasive. L'usinage (ébarbage) par fraisage de surfaces curvilignes d'articles se fait sur des fraiseuses diverses Ces-machines comportent des têtes de fraisage à 6-10 outils. Pendant la rotation de la tête, chaque outil travaille eomme la dent d'une fraise. Pour son travail normal, il est nécessaire de monter d'une manière précise tous les outils sur la plaque d'appui de la tête, d'affûter en cours de travail les outils émoussés à laide de dispositifs spéciaux, ainsi que de remplacer les outils défectueux0 L'usinage (ébarbage) des surfaces curvilignes par raboteuses et machines à dégrossir s'emploie actuellement très rarement, à cause du faible rendement de ces machines. Le-proeéde d'usinage (d'ébarbage) de surfaces curvilignes par les tours à dégrossir, principalement par tours sans polentes, est le plus répandu. Les tours sans pointes ont une poupée porte-broche avec broche, sur les extrémités de laquelle sont fixés deux plateaux porte-outils amovibles, dont l'un sert à 11 usinage d'ébauche et 11 autre à l'usinage de finition. Chaque plateau possède 3 à 5 outils. Le tournage (ébarbage) des surfaces curvilignes rend nécessaire l'emploi de plateaux porte-outils amovibles, ainsi que l'ébarbage par fraisage. De ce fait, l'ébarbage par tournage devient un processus laborieux et peu productif. En résumé, les procédés connus d'usinage mécanique de surfaces curvilignes sont laborieux et peu productifs, surtout lorsqu'il s'agit de l'usinage de surfaces curvilignes non cylindriques, nécessitant l'emploi de dispositifs d copiage, qui compliquent notablement la construction des dispositifs d'ébarbage et les rendent plus chers. Il est connu, aussi, un outil de coupe rotatif pour l'usinage de pièces et de matériaux, comprenant des éléments de coupe élastiques, disposés radialement et réalisés sous forme de tronçons de fil réunis entre eux par leurs extrémités, à proximité immédiate desquelles ces éléments de courue sont serrés l'un contre l'autre par leurs surfaces latérales, les extrémités opposées livrés desdits tronçons formant une surface coupante commune en forme d'une surface dc révolution, le rapport entre la somme des surfaces en out des extrémités libres des tronçcns de fil sur lo surface courante de l'outil, set la superficie de toute la surface coupante de l'outil étant comp entre 0,10 à 0,99 (voir, par exemple, le brevet délivré aux Etats Unis sous le n 3 557 418). Dans cet outil connu, les éléments de coupe sont inclinés sous un angle quelconque relativement à s surface coupante. Ce mode d'exécution de L'outil a permis d'usiner des pièces et des matériaux à surface plane. Cependant, lorsqu'il est nécessaire d'usiner des pièces à surfaces cylindriques, l'emploi d'un tel outil est difficile, car on est alors obligé de le monter de telle sorte cue son axe de rotation soit parallèle à la surface à usiner, et de communiquer à cet outil un mouvement planétaire, la pièce devant se déplacer en plus dans le sens axial. On peut imprimer à la pièce un mouvement combiné : déplacement axial et rotation, et à outil, seulement le mouvement rotatif. Ces conditions compliauent notablement le processus d'usinage de surfaces cylindriques et diminuent la productivité des travaux. En contre, lors de l'usinage de ronds laminés par l'outil, en mouvement planétaire, sur la surface de laminés, il apparaît des rayures transversales qui diminuent la résistance à la fatigue du métal. Cela est inadmissible, par exemple, pour les aciers formant ressorts. Le problème devient encore -us compliqué et n'admet meme fréquemment pas de solut-on quand il s'agit d'usiner des surfaces curvilignes non cylindriques, telles que cornières, carrés, six-pans, et laminés de section cylindrique incomplète, par exemple, le contour d'un cordon de soudage. Le but de la présente invention réside en l'élimination des inconvénients sus-mentionnés. Autrement dit, le but de la présente invention consiste en la réalisation d'un outil de coupe rotatif dont les éléments de coupe seraient disposés pour effectuer l'usinage de prati quement n' importe quelle surface curviligne, sans mouvement planétaire de l'outil ou mouvement combiné de l'article, en assurant, en même temps, un processus simple d'usinage. Ce but est atteint par un outil de coupe rotatif du type comprenant des éléments de coupe élastiques disposés radialement, ayant la forme de tronçons de fil de même longueur réunis par une de leurs extrémités, à proximité immédiate desquelles lesdits lents de coupe sont serrés l'un contre l'autre par leurs surfaces latérales, tandis que les extrémités opposées libres reproduisent la surface conte de l'outil sous forme d'une surface de révolution, le rapport de la somme des surfaces en bout des extrémités libres des tronçons de fil eur surface coupante de l'outil,et la superficie de toute la surface coupante de l'outil étant comprise entre 0,10 et 0,99, l'outil selon l'invention étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux groupes d'éléments de coupe, ainsi que des joints annulaires, installés entre ces groupes, à proximité des extrémités réunies de ces éléments, ces derniers ayant une épaisseur telle que la surface coupante de l'outil formée par les extrémités libres des éléments de coupe ait, suivant sa section transversale, une forme curviligne reproduisant sensiblement la forme de la surface à usiner et les éléments de coupe sont disposés, à l'endroit de leur contact avec la surface à usiner, de façon qu'ils soient, à l'état ibre, sensiblement perpendiculaire a cette surface. Bu fait que la surface coupante de-l'outil a la forme curviligne, reproduisant sensiblement la forte de la surface à usiner, on exclut le mouvement planétaire co@plexe de l'outil par rapport à l'article à usiner, qui aurait été nécessaire pour l'usinage de surfaces curvilignes par un o@til du type connu, en éliminant ainsi la dépendance de la vitesse de rotation de l'outil à 1a vitesse de son mouvement plantaire. C'est pourquoi le rendement de l'usinage ne dépend en tel cas que de la vitesse de rotation de l'outil, ce Qui ner.et de simplifiar notablement le processes d'usinage des surfaces curvilignes et d'augmenter son rendement. Conformément à la jr. Cje invention, 1 'épaissour totale des joints annulaires se détermine en appliquant la formule suivante: où: 1c est la longueur de l'arc de surface formé par les éléments de coupe du c8té de leurs extrémités réunies, selon la section transversale D est le diamètre de la surface coupante de ltoutil, mesuré selon son axe de symétrie X est la longueur de la surface coupante de 1' outil, suivant sa section transversale ;; @ est la longueur de l'élément de coupe est le rapport de la somme des surfaees en bout des extrémités libres des tronçons de fil sur la surface coupante de l'outil, à la superficie de toute la surface de l'outil ; et est le rapport entre la somme des surfaces en bout des extrémités réunies des tronçons de fil et toute la surface formée par les bouts de ces extrémités réunies. La détermination de ltépaisseur totale des joints d'après la formule donnée ci-dessus assure des conditions nécessaires pour l'usinage des surfaces curvilignes, la surface coupante curviligne ayant alors une courbure, sensiblement égale à celle de la surface à usiner. Grâce à des joints d'une telle- épaisseur, les éléments de coupe se disposent de sorte que leurs axes longitudinaux à l'état libre des éléments de coupe, soient perpendiculaires à chaque point de la surface à usiner à l'endroit de leur contact. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue at ensemble d'un outil de coupe selon l'invention, destiné à l'usinage (ébarbage) des profilés ronds ; - la figure 2 illustre 11 outil de la figure 1 vu selon une coupe partielle transversale, portant quatre groupes dtéléments de coupe - la figure 3 illustre l'outil de la figure 2 comportant des éléments de coupe raccourcis ;; - la figure 4 illustre l'outil de la figure 1, destiné à l'usinage (ébarbage) de cornières - la figure 5 représente l'outil de la figure 4 selon une coupe transversale partielle, comportant deux groupes d'éléments de coupe - la figure 6 est une représentation schématique en vue latérale -d'une disposition des outils de coupe lors de l'usinage des profilés ronds0 L'outil de.coupe rotatif destiné à l'usinage d'articles et de matériaux comporte des éléments de coupe 1 (figure 1) ayant la forme de tronçons ou segments de fil de même longueur, réunis entre eux par une de leurs extrémités et placés dans un corps. Ce corps se compose de deux flasques 2 et d'une douille 3 assemblés par des boulons 4, la douille 9 servant au montage de l'outil de coupe sur le mandrin de la machine. Les éléments de coupe t sont réunis, dans le corps, en groupes, dont le nombre dépend essentielleeent du profil de la surface à usiner. Bur la figure 2, l'outil comporte quatre groupes 5, 6, 7 et 8 d'éléments de couSe 1. ntre les groupes, à proximité immédiate des extrémités réunies des éléments de coupe 1, sont montés des joints annulaires 9, 10 et 11. Tous les groupes d'éléments de coupe, conjointement avec les joints, sont assemblés entre eux par n'importe quel procédé connu, par exemple, soudage, brasage, à l'aide d'une pellicule, etc., les groupes indiqués étant réunis en paquet à l'aide des appliques 12. Grâce à cette exécution des éléments de coupe et à la présence des joints, les éléments de coupe sont serrés l'un contre l'autre par leurs surfaces latérales à proximité immé diate de leurs extrémités réunies, tondis que les extrémités opposées libres de ces éléments forment la surface coupante A de l'outil. n même temps, le rapport entre la somme des surfaces en bout des extrémités libres des tronçons de fil sur la surface coupante A de l'outil, et la superficie de toute la surface coupante h est compris entre 0,10 et 0,99. Chaque groupe 5, 6, 7 et 8 a respectivement du côté des extrémités réunies des éléments de coupe une longueur d'arc de su face fornée par les extrémités de ces éléments et chaque joint 9, 10, 11 a, respectivement une épaisseur C, C2 et C3. L'épaisseur des joints est choisie de façon que chaque surface coupante A de l'outil, formée par les extrémités libres des éléments de coupe, SUi-ftnt sa section transversale, ait une forme curviligne de courbure sensiblement égale, à celle de la surface à usiner suivant sa section transversale, tandis que les élément de coupe 1 eux-mêmes, à l'endroit de co-ntact avec la surface à usiner, sont disposés de sorte que, en état libre, ils soient sensiblement perpendiculaires cette surface. L'épaisseur totale C des joints annulaires 9,- 10, 11 est déterminée par la formule où : Lc est la longueur de l'arc de surface formée par les éléments de coupe l du c8té de leurs extrémités réunies, égale à L1 + C L1 est la longueur totale des grandeurs L1I + L1II + L1III + L1IV + ... des arcs des surfaces formées par les extrémités réunies des éléments de coupe 1 L est la longueur de la surface coupante A de l'outil suivant sa section transversale ; est la longueur de l'élément de coupe 1 D est le diamètre de la surface coupante de l'outil, mesuré suivant son axe de symétrie ; est le rapport entre la somme des surfaces en bout des extrémités libres des tronçons de fil suivant la surface coupante de l'outil, et la superficie de toute la surface coupante de l'outil #1 est le rapport entre la somme des surfaces en bout des extrémités réunies des tronçons de fil et la superficie de toute la surface forme par les bouts des extrémités réunies. Pour supprimer la flexion latérale des éléments de coupe, les groupes extrêmes 5 et 8 sont dotés de tronçons de fil 13 (figure 3) ayant une longueur moindre par rapport aux autres tronçons de fil de outil de coupe. Ces fils ne touchent pas la surface à usiner et jouent le rôle de supports. Pour l'usinage des cornières, on fait usage d'un outil tel que représenté sur la figure 4, dont les liements de coupe 1, exécutés sos forme de tronçons de fil de même longueur, sont fixés de la meme façon que dans l'outil pour ébarbage des profilés ronds. Cet outil possède seulement deux groupes 14 et 15 (figure 5) éléments de coupe, un joint annulaire If; étant interposé entre eux. Ce joint a une épaisseur C4 et chaque groupe possède respectivement du côté des extrémités réunies des éléments de coupe des longueurs 31 t B1 de l'arc de surface formée par ces extrémités.L'épaisseur du joint 16 se calcule alors d'après la formule sus-indiquée, de sorte que, la surface coupante de l'outil formée par les extrémités libres des céments de coupe a la forme correspondant à celle de la surface à usiner, dans ce cas une cornière, comme représenté sur la figure 5. La figure 6 montre la disposition de outil de coupe lors de l'usinage (ébarbage) de lamines ronds, par exemple d'une tige 17. Cette tige est entraidée en mouvement de translation, comme il est indiqué sur la figure par la flèche B, et les outils de coupe 18 et 19, exécutés suivant la présente invention, tournent autour de leur axe, tendant l'un vers l'autre. Ces rotations sont i-diqu-es sur la figure par les fle'c-es D. En tournant, les outils ébarbent chacun son secteur de surface latérale de la tige 17. Le nombre d' outils de coupe rotatifs dépend du diamètre de l'article à usiner. Pour l'usinage des cornières, on utilise en règle générale un outil de coupe rotatif. On a donné ci-après des exemples de choix de l'outil de coupe rotatif en fonction de la forme de la surface à usiner. Esemnle 1 On suppose qu'il est demandé de construire et de fabriquer un outil de coupe rotatif pour l'ébarbage longitudinal de la surface extérieure d'un profilé rond de 20 mm de diamètre. L'ébarbage doit s'effectuer par quatre outils. En partant des conditions de la longévité de l'outil, prenons la longueur des éléments de coupe 1 = 50 ma. Coefficients + = 0,5, #1 = 0,9. Suivant l'invention, 1 'épaisseur totale des joints annulaires se détermine par la formule Transformons la formule donnée pour la définition de la grandeur C pour les laminés ronds. Le jeu d'éléments de coupe dans l'outil pour l'ébarbage des laminés ronds constitue, suivant la section transversale, un secteur limité par deux courbes concentriques L et Lc et par deux droites concourantes, formées par les éléments de coupe extrêmes, avec conme centre le point 0, à partir auquel sont décrites- les courbes sus-mentionnées. En conséquence, la longueur de la courbe sera En posant ces valeurs dans la formule, on obtient la valeur particulière au cas d'ébarbage de laminés ronds. soit, après simplification Du fait qu'il est donné que le profilé rond sera nettoyé par quatre éléments de coupe, on a &alpha; = 360 = 900 4 En substituant les chiffres dans l'équation reçue, on a Exemple 2 On demande de fabriquer un outil pour l'ébarbage de la surface extérieure d'une cornière à ailes de 20 x 20 mm. Prenons la longueur des éléments de coupe : l = 50 mm, Ip= 0,5 et y, = 0,9. Suivant l'invention proposée, l'épaisseur totale des joints annulaires est calculée d'après la formule Pour le cas dlébarbage de la cornière L = 2B, on a Lc = 2B1 + C Posons ces valeurs dans la formule d'où il ressort Pour assurer l'une des conditions de l'invention, c'est-àdire la perpendicularité des éléments de coupe à la surface à nettoyer, il faut que B # B1. En substituant cette valeur dans l'équation reçue nous aurons cette relation l/D assure l'une des conditions importantes de réalisation de l'outil et donne la possibilité de déterminer approximativement la cote de D. Trouvons maintenant la valeur de C. En posant les chiffres donnés, définissons la valeur de Adressons la valeur obtenue jusqu'à celle de standard et prenons D = 250 mm En substituant cette valeur D dans l'équation B1 = #### # ## on a De la figure 5, nous trouvons # l &alpha; Lc = 180 par conséquent En posant les chiffres donnes et reçus, on a Bien entendu, l'invention n1 est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés au'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que-leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. - Outil de coupe rotatif, du type comprenant des éléments de coupe élastiques disposés radialement et réalisés sous forme de tronçons de fil de même longueur, réunis entre eux par une de leurs extrémités, à proximité immédiate desquelles ces éléments de coupe sont serrée l'un contre l'autre par leurs surfaces latérales, tandis que les extrémités opposées libres forment la surface coupante de l'outil sous forme d'une surface de révolution, le rapport entre la somme des surfaces en bout des extrémités libres des tronçons de fil sur la surface coupante de l'outil, et la superficie de toute la surface coupante de l'outil étant comprise entre 0,10 et 0,99, carac- térisé en ce qu'il comporte au moins deux groupes d'éléments de coupe, ainsi que des joints annulaires montés entre ces groupes d'éléments à proximité. des extrémités réunies de ces éléments, ces derniers ayant une épaisseurtelle que la surface coupante de 1' outil formée par les extrémités libres des éléments de coupe ait, suivant sa section transversale, une forme curviligne de courbure sensiblement égale à celle de la surface à usiner de l'article suivant sa section transversale, les éléments de coupe, à l'endroit de contact avec la surface à usiner, étant disposés de façon qu'à ltétat libre ils soient perpendiculaires à cette surface. 2. - Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur totale des joints annulaires-est déterminée par la formule où : Lc est la longueur de l'arc de la surface formée par les éléments de coupe du cté- d'assenblage de leurs extrémités, suivit sa section transversale est le diamètre de la surface coupante de l'outil, mesuré suivant son axe de symétrie ; L est la longueur de la-surface coupante de 1' outil suivant sa section transversale ; l est la longueur de l'élément de coupe ; ; t est le rapport entre la somme des surfaces en bout des extrémités libres des tronçons de fil suivant la surface coupante de l'outil, et la superficie de toute la surface coupante de l'outil ; et #1 est le rapport entre la somme des surfaces en bout des extrémités réunies des tronçons de fil et toute la superficie de la surface formée par les bouts de ces extrémités réunies0