Brevet FR2265488A1 — publié le 19751024

L'invention concerne un Outil formeur de filets pour imprimer sans enlèvement de copeaux des filetages intérieurs dans des trous alésés, avec une tige et une par-tie filetée extérieurement qui s 'amincit de préférence en cône à l'extrémité d'entrée et dont le noyau central a la section transversale d'un polygone à angles arrondis et est entouré par une nervure qui présente le profi-l triangulaire formateur de filets (comme cela est courant, par exemple dans le cas de filetages métriques) avec un sommet aplati, cette nervure présentant des méplats qui alternent selon un pas défini avec des zones de la nervure où celle-ci a son profil intégral. S'il a été indiqué ci-dessus que la nervure doit présenter un profil trianFgulaire à sommet aplati, cela s'appli- que à la partie de guidage. Au niveau de l'entrée, c'est-à- dire de la partie de l'outil qui s'amincit en cône et pénétre en avant lors du formage des filets, la nervure peut également présenter un profil triangulaire à arete vive, c'est-à-dire un véritable "sommet de filetage". Des outils à former les filets du genre ainsi défini sont déjà connus d'après le brevet allemand 1 527 200. Dans ces outils de filetage connus, les parties de la nervure qui présentent le profil intégral se trouvent au-dessus des angles arrondis du polygone, tandis que les méplats de la nervure s 'étendent chaque fois au-dessus des côtés du polygone Les méplats ont une forme relativement compliquée. Ils s'étendent à la suite des courtes parties lancéolées de la crête aplatie de la nervure sous la forme de méplats sur les flancs, si bien que la nervure se poursuit tout d'abord avec une hauteur approximativement constante au-dessus du noyau dans la direction du milieu du méplat en ne faisant que devenir plus mince. Puis le méplat se- transforme en un méplat relativement profond, de nouveau aplati et lancéolé, mas présentant désornais un creux concave, qui s'étend au-dessus du nilieu d'un côté de la section polygonale du noyau fileté. Avec cette forme de réalisation, les méplats sont disposés chaque fois en une rangée axiale; cela signifie donc que tous les méplats d'une rangée forant ensemble une gorge sur une vue axiale en plan du taraud. lia plus grande profondeur des méplats est é l'ordre d'un tiers de la hauteur de la nervure. Dans un autre modèle d'outil a former les filets, connu d'après la même publication, la nervure qui entoure en hélice le noyau et qui présente le profil trianglrlaire formateur de filetage est toujours interrompue completement jusqu'au noyau fileté. Afin d'éviter une action de coupe, la zone de transition entre le noyau fileté et la partie restante de la nervure a, là aussi, la forme d'une rampe-inclinée. Les deux formes de réalisation ont en commun une zone de transition à arête vive entre les méplats et la partie de la nervure surelevée ou présentant toute la hauteur de la nervure qui fait suite à ces méplats. les deux formes de réalisation connues ont en commun, entre autres inconvénients, le fait qu'il est produit, lors ae l'impression des filets, de petits copeaux comparables à des cheveux qui donnent lieu à une exécution non impeccable du filetage réalisé et favorisent un coincenent lors de la formation des filets. l'invention fournit un outil à former les filets du genre défini dans ses grandes lignes dans le préambule, outil qui evite non seulement la formation de copeaux en cheveux, mais surtout-n'exige qu'un faible couple moteur de-rotation en comparaison d'autres outils à former les filets. L'outil à former les filets selon l'invention est caractérisé par le fait qu'au moins dans la partie de guidage, les surfaces des méplats se transforment de façon continue, c'est-à-dire sans arête, en le léger aplati qui est généralement formé à la périphérie de la nervure dans les cas des filetages métriques.Lorsqu'on peut également prévoir l'aplati dans la zone d'entrée de l'outil à former les filets (à strictenent parler, le terme " zone d'entrée" est incorrect, puisqu'il ne s'agit pas d'un outil de coupe; mais pour simplifier on a utilisé ici aussi cette expression pour désigner la partie avant à section progressivement décroissante dé outil à former les filets, partie dans laquelle s'effectue le travail principal de déformation pour la production du filetage, de même que dans ie cas des tarauds), cela suppose toutefois un meulage relativement compliqué de l'aplati au niveau de l'entrée qui s"anincit en cone.C'est pourquoi il est préférable que l'aplati sur la périphérie de la nervure, c'est-e- dire l'aplati des "sonmlets de filets" ne soit pas présent dans l'entrée. A ce niveau, l'arête péripnérique de la nervure est une arête vive, sauf aux endroits où elle est interrompue par l'un des mépIatsrè'alisés selon l'invention lorsquele filetage de rentrée est réalisé avec une arête vive, ces méplats peuvent même se transformer de façon non continue en ltarête du sommet du filetage.Comme l'expérience l'a montré, cela n'a pas d'in- convénient en ce qui concerne la formation de copeaux en che- veux; c qui est essentiel, c'est que la transition entre les méplats et l'aplati à la crête de la nervure qui forme le filetage s'effectue de façon continue dans la partie de guidage de l'outil. En principe, il est possible de réaliser par exemple les surfaces des méplats de sorte que la surface de chaque méplat appartienne à une surface d'enveloppe de cône ou ait par exemple une forme bombée. Mais on préfèrera que les surfaces des maplats ainsi que l'aplati à la périphérie de la nervure soient définis par le mouvement d'une droite parallèle à l'axe du filetage, autour de cet axe. Cela facilite le meulage ultérieur de l'aplati et des méplats à l'aide d'une étroite meule cylindrique à sa périphérie. De préférence, les méplats n'atteignent pas le fond du filetage Cela signifie que même au point le plus profond du méplat, la nervure ne doit pas avoir encore complètement disparu, mais qu'elle s'étend- encore un peu en direction radiale vers l'extérieur au-dessus du noyau fileté. Cela-facilite également la fabrication, car il n'existe aucun risque que la meule qui produit les méplats endommage les flancs déjà usinés par meulage des parties voisines-de la nervure. De préférence, les méplats ont, dans la zone de 1' entrée, la même forme et sont à la même distance radiale de l'axe du filetage que dans la zone de guidage. Il en résulte qu' il n'apparaît fréquemment, au niveau de la pointe extrême de la zone de l'entrée, aucun méplat ou seulement de petits méplats Une telle forme de réalisation facilite considérablement elle aussi la fabrication, car il nJest pas nécessaire de prendre en considération la forme conique de la zone de l'entrée lors du meulage des méplats. Le mode de réalisation le plus favorable en ce qui concerne la fabrication consiste à former la zone de l'entrée par réduction du diamètre des flancs et à n'y prévoir aucun aplati du sommet (clest-à-dire aucun aplati à la périphérie de la nervure). Dans le cas, la fabrication s'effectue de préfé rence en meulant les flancs des filets, tout d'abord dans la zone de l'entrée, puis dans la zone de guidage. 'il n'est pas possible en principe de disposer tous les méplats de sorte qu'ils se trouvent sur des lignes axiales sur lesquelles toutes les spires présentent les méplats, c'est à-dire qu'ils forment ensemble des gorges rrectilignes copeaux comme dans le cas des tarauds, il est toutefois préférable que les zones de la nervure présentant le profil intégral alternent en direction axiale avec des méplats. Naturellement, ces différentes parties de la nervure se transforment de façon continue les unes en les autres, comme l'exige le principe de l'invention. De préférence, tous les points les plus profonds des méplats d'une rangée sont dans un alignement, en direction axiale, avec les milieux de zones de la nervure présentant le profil intégral dans une rangée Il est avantageux que l'unité de pas selon laquelle les méplats et les zones de la nervure à profil intégral se succèdent dans la direction circonférentielle (mesurée en unités d'arc) soit égale à 21r/n; n étant un nombre entier qui est plus-grand que deux et plus petit que douze. Toutefois, avec ce Sas (contrairement au pas dans le cas par exemple de la roue entée), chaque unité de pas ne comprend pas une zone dela nervure à profil intégral et une zone de la nervure à méplat, mais seulement une zone de la nervure à profil intégral ou une zone à méplat.Si n est un nombre pair, des zones de la nervure à profil intégral n'alternent pas toujours avec des méplats au niveau du passage d'une unité de pas à l'autre, en considérant la direction longitudinale de la nervure. Àu lieu de cela, il arrive dans ce cas que des méplats et des zones de la nervure à profil intégral s'étendent de plus en plus sur deux unités de pas, comme on le verra en détail ci-après dans l'exemple de réalisation.Dans le cas où n est un nombre impair, si l'on compte dans la partie de guidage les unités de pas dans la direction circonférentielle (dans la direction longitudinale de la nervure) en commençant-par une unité de pas qui est suivie dans le sens du comptage par une unité de pas ayant la même forme (profil intégral-ou méplat), on constate que la nième unité de pas suivante et celle qui la suit ont égaleaent la même forme entre elles mais une forme inverse par rapport à la première unité de pas et à celle qui lui fait suite. Si n est un nombre impair, de longs segments à méplats égaux entre eux alternent dans la direction longitudinale de la nervure, c'est-à-dire dans la direction circonférentielle, avec de longues zones a profil intégral de-la nervure, égales entre elles. A strictement parler, cela ne s' applique qu'à la partie de guidage. En raison de la forme conique de la partie d'entrée, il peut apparaitre des écarts dans celle-ci. De préférence, le nombre n est égal à trois, à quatre à cinq ou à six. Parmi ces nombres, on préfèrera que n soit égal à quatre, ce qui correspond également à l'exemple-de réalisation qui sera décrit ci-après. De préférence, le nombre des angles du polygone est égal au nombre n. Dans ce cas, les points les plus profonds ou milieux des méplats, comme les milieux des zones à profil intégral de la nervure sont avantageusenent situés chaque fois, avec les angles du polygone, dans un plan commun qui passe par l'axe du filetage. Si n est un nombre pair, il peut (mais ce n'est pas obligatoire) apparaître ici des écarts lorsque surviennent, à certains intervalles, des zones de la nervure à hauteur intégrale qui ont une longueur double et des méplats qui ont une longueur double, afin que puisse être satisfaite la condition d'après laquelle une zone à hauteur intégrale de la nervure doit suivre chaque fois un méplat dans la direction longitudinale. il s'est révélé avantageux, pour faciliter l'usinage de l'outil et accroître sa résistance à la déformation, que la périphérie de la nervure ait constamment; un profil bombé convexe dans la dilection circonférentielle. De même, la section transversale du noyau, qui a la forme d'un polygone à angles arrondis présente de préférence des côtés à courbure convexe qui se poursuivent de manière continue dans les angles ou zones d'arête plus fortement courbes. L'invention concerne aussi un procédé pour la fabrication de l'outil à former les filets. D'après ce procédé - le cas échéant, après un pré-us-iflage approprié - le sillon entre les-parties a' dégrossir de la nervure est-creusé par meulage avec un passage hélicoïdal correspondant au pas de vis entre l'ébauche de l'outil à former les filets et la meule profilée en conséquence, la distance entre axes de la meule et de l'outil à former les filet variant à un rythme qui correspond à la for me non circulaire du noyau, ce qui donne d'abord lieu à une vis non circulaire qui est formée dans l'essentiel par le noyau entouré en hélice par une nervure à profil triangulaire.D'après l'in- vention, à le suite du meulage des flancs du filetage, la crête de la nervure est rectifiée à la meule avec formation des méplats parle fait qu'on fait passer l'outil à former les filets au niveau du point de meulage en un mouvement hélicoïdal qui correspond à son filetage et en faisant varier la distance des axes de la meule et de l'outil à former les filets dans une mesure qui correspond à la section transversale du noyau et à la cote des méplats.Les méplats ainsi formés sont de simples creusenents de l'aplati du sommet du filetage, L'invention est ci-après- expliquée de façon plus détaillée sous la forme d'un exemple de réalisation préféré et à l'aide des dessins annexés auxquels il est fait référence en ce qui concerne la public-ation, à propos notamment de la forme géométrique de l'outil à former les filets, en raison de la représentation particulièrement claire de l'invention sur ces dessins. La figure 1 représente schématiquement, à échelle agrandie, un outil à former les filets selon l'invention. La figure 2 représente, à échelle fortement agrandie, l'entrée au taraud visible sur la figure 1, ainsi que quelquesunes des spires de la partie de guidage qui font suite à cette entrée; avant la rectification par meulage des sommets des filets et la formation des méplats à la meule. La figure 3 est une voupe de la figure 2, selon la surface de coupe III-III-III qui est indiquée sur la figure 2 et qui résulte de la rotation d'une droite perpendiculaire à l'axe du filetage autour de cet axe, en faisant en même temps avancer cette droite le long de l'axe du filetage de manière correspondante au pas de celui-ci. La figure 4 représente, de la mêne manière que la figure 2; l'extrémité avant complètement usinée de l'outil à former les filets selon les fifres 1 à 3. La figure 5 est la coupe V-V-V correspondant à la figure 4. L'outil A à former les filets qui est représenté sur les figures 1, 4 et 5 comporte comme d'habitude une tige 2 avec un quatre-pans.3 à son extrémité arrière. La tige 2 se poursuit, avec interposition d'une partie inter-édiaire conique 4, en le noyau 5 de l'outil à fcrmer les filets. Comme on peut le voir sur la figure 1, le noyau est entouré en hélice, sur les 3/5 environ de sa longueur, par la nervure 6 qui forme le filetage. -ku niveau de sa pointe, le noyau s' amincit progressivement pour former l'entrée. Le noyau 5 a la section transversale qui est indiquée par desiachures sur les figures 3et 5 et qui peut être imaginée comme résultant d'un carré dont les angles ont d'abord été arrondis, puis dont les c8tés ont été bombés, l'arrondi et le bombement étant effectués de sorte que les différentes parties de la ligne périmétrale se poursuivent les unes dans les autres de manière continue, c'est-à-dire sans angle La structure de l'outil à former les filets selon l'invention sera expliquée ci-après de la manière la plus simple en décrivant la fabrication de cet outil. L'ébauche pour le noyau fileté 5 avec la nervure de fiietage 6 comporte, dans la région QÙ il doit être entouré ultérieurement par la nervure, un épaississement å partir duquel la nervure de filetage 6 est formée par roulage des la manière habituelle, comme cela est généralement pratiqué en cas de roulage de filets de vis et-est également connu pour la fabrication de tarauds. Il est vrai que, s'agissant dtoutils à former les filets, il faut tenir compte de la forme non circulaire du noyau en faisant varier en conséquence la distance des rouleaux qui produisent le filetage. Puis on procède selon le mode usuel à la trempe avec les opérations qui lui sont connexes, tomme le dressage ultérieur qui est éventuellement nécessaire. L'ébauche de l'outil à former les filets, qui porte la surépaisseur de meulage nécessaire dans la région de la tige et dans celle du filetage, est alors nontee dans la machine èt soumise à un meulage ultérieur, de sorte que la partie filetée prenne la forme, visible sur les figures 2 et 3, d'une vis à filetage ordinaire dont la section décroit en cône dans la zone de la pointe A en vue de la~formation de l'entrée. A la partie entre A fait suite la-partie de guidage F jusque-là, la partie filetée ne se distingue d'une vis ordinaire que par-le fait qu'elle n'est pas circulaire, mais a la section rectangulaire arrondie qui apparaît sur la figure 3.Cette opération de meulage est effectuée elle aussi comme d'habitude, nais avec cette disposition que la meule, qui a été indiquée en7 surgela figure 2, effectue, en dehors de son mouvement de rotation et de son mouvement d'avance par rapport au taraud, un nou vement de va-et-vient par rapport à celui-ci, de sorte que le filetage non-circulaire qui apparaît sur la figure 3 soit taillé par une variation rythmée correspondante de la distance entre les axes de l'outil à former les filets et de la meule. C'est alors qu'est effectue la dernière opération essentielle, à savoir le meulage de la crête du filetage, c est à-dire de l'arête circonférentielle extérieure de la nervure 6 qui entoure le noyau fileté 5 et-forme le filetage, à l'aide d'une meule cyl ndrique 8. De même que lors du meulage précédent des flancs du filetage au moyen de la meule 7, l'outil à former les filets passe en un mouvement hélicoïdal correspondant au pas de son filetage au niveau de la meule 8 qui tourne autour de son axe parallèle à l'axe du filetage et qui produit les surfaces étroites 9 aux sommets des filets.Là encore, la distance entre l'axe-du filetage et celui de la meule varie de façon continue, en raison du fait que le filetage n'est pas circulaire A ce mouvement de va-et-vient de l'axe 10 de la meule et de l'axe 11 du filetage l'un par rapport à l'autre se superpose un autre mouvement de va-et-vient par lequel la meule 8 est rapprochée de l'axe Il de l'outil à former les filets à intervalles appropriés, de.manière à former les méplats 12. Dans ces conditions, les variations de distance d'axes entre la meule et l'outil à former les filets s'effectuent de manière continue, de sorte qu'aucune arête n'apparaisse entre les méplats 12 et les aplatis 9 du sommet du filetage. Dans la zone de l'entrée, on peut voir que la meule 8 n'est pas rapprochée davantage de manière correspondante à l'amincissement progressif de l'entrée. En conséquence, les méplats 12 sont plus petits dans cette partie et, dans le cas limite, ils peuvent même disparaltre complètement. On peut voir en outre sur les dessins que les méplats 12 se poursuivent de manière continue, c 'est-à-dire sans arêtes, dans l'aplati 9. L'outil à formerles filets selon l'invention a de préférence un fond de filetage à angle vif ou légèrement arrondi seulement, afin qu'il reste suffisamment -de place pour la matière de la pièce à usiner qui est repoussée lors du formage des filets On peut voir en particulier sur la figure 5 que les points les plus profonds des méplats, ainsi que les zones où la section transversale de la nervure 6 n'est pas modifiée se trouvent cnaque fois dans des plans axiaux passant par les plus grands diamètres du noyau fileté 5. De préférence, la distance radiale de l'aplati 9 du sommet du filetage ou la surface des méplats 12 varie de façon continue depuis les points de plus grande profondeur des méplats jusqu'aux points de pleine hauteur de la nervure.Cela réduit les tensions de crête dans Outil lors du formage de filets. Enfin, on peut aussi voir sur la figure 5 qu'avec le pas choisi dans l'exemple de réalisation, ayant pour unité 2 fur/4, il arrive de temps à autre que deux méplats soient directement côte à côte et se poursuivent l'un dans -l'autre sans zone intermédiaire où la nervure 6 a sa section intégrale. il s'agit sur la figure 5 du méplat 12a dirigé vers le haut et du méplat 12b dirigé vers la gauche dansla surface de coupe.Sur la figure 5, on peut voir en outre en arrière de la surface de coupe que la partie de la nervure 6 qui est dirigée vers le haut et celle qui est dirigée vers la gauche sur cette figure sont égalenent situées côte à côte sans méplat intermédiaire, Dans la-surface de coupe, une partie de la nervure 6 à section intégrale est dirigée vers le tas, tandis que dans la moitié droite de -la surface de coupe, le méplat 12a qui est également indiqué sur la figure 4 apparait en bas et la nervure 6a à section intégrale est celle qui se trouve en haut. Dans cet exemple de réalisation, le fait que des méplats et des parties intégrales de nervure s'étendent de temps à autre sur deux unités de pas contrecarre particulièrement bien les oscillations et irrégularités indésirables de l'usinage. Si l'on imagine sur les figures 4 et 5 que le filetage est coupé le long d'une génératrice et déroulé, on obtient la disposition ci-après reproduite de méplats et de parties intégrales de la nervure du filetage, lesquels sont désignés par les mots "profond" et "intégral" pour simplifier profond, intégral, profond, intégral intégral, protond,-intégrál, profond profcnd, intégral, profond, intégral intégral, profond, intégral, profond profond, intégral, profcs, intégral intégral, profon8, intégral, profonds profcna, interar, profond, intégral Si le nombre n dans l'expression du pas t = 2 Ç(-/n est impair, ce phénomène n'apparait pas; si donc on déroule du noyau la nervure 6 qui forme le filetage, les méplats et les parties intégrales de la nervure alternent constamment en suivant exactement la loi du pas. Il y a lieu de faire remarquer encore qu'au moins dans la partie de guidage, la nervure a partout le même profil, en dehors des méplats. -:- REV3NDlOAUI5N - : - 1 - Outil à former les filets pour imprimer sans enlèveaent de copeaux des filetages intérieurs dans des trous alésés, avec une tige et une partie filetée extérieurement qui stamincit de préférence en cône à l'extrémité d'entrée et dont le noyau central a la section transversale d'un polygone à angles arrondis et est entouré par une nervure qui présente le pro fil triangulaire fornateur de filets avec un sommet aplati, cette nervure présentant des méplats qui alternent selon un pas défini avec des zones de la nervure où celle-ci a son profil interal caractérisé en ce que dans la partie de guidage aumoins, les surfaces des méplats se transforment de manière continue (sans arêtes) en aplati 9 à la périphérie de la nervure. 2 - Outil à former les filets selon la revendication 1, caractérisé en ce que de même que l'aplati à la -périphé- rie de la nervure, les surfaces des méplats sont définies par le mouvement d'une droite parallèle à l'axe du filetage autour de cet axe 3-- Outil a former-- les filets selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que les méplats n'atteignent pas le fond du filetage. 4 - Outil à former les filets selon l'une quelconque des revendications 1 à- 3 caractérisé en ce que dans la région de l'entrée, les méplats présentent la même forme et la même distance radiale à l'axe du filetage que dans la région de guidage. 5 - Outil à former les filets selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la région de l'entrée est fornée par diminution du diamètre des flancs et ne présente pas d'aplati du sommet. 6 - Outil former les filets selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérîsé en ce que des zones de la nervure qui présentent le profil intégral alternent en direction axiale avec des méplats. 7 - Outil à former les filets selon la revendication 6, caractérisé en-ce que les points les plus profonds d'une rangée de méplats se trouvent dans un alignement en direction axiale avec les milieux d'une rangée de zones de la nervure ayant le profil intégral. B - Outil à former les filets selon lune quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le pas selon lequel des méplats et des zones de la nervure à profil intégral se succèdent est égal à 2cn, n étant un nombre entier qui est plus grand-que deux et plus petit que douze. 9-- Outil à former les filets selon la revendication 6, caractérisé en ce que n est égal à trois, quatre, cinq ou six. 10 - Outil à former les filets selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le nombre des angles du polygone est égal au nombre n. 11 - Outil à former les filets selon la revendica- -tion 10 caractérisé-en ce que les points les plus profonds des méplats comme les milieux des zones de la nervure à profil intégral se troussent chaque fois, avec des angles du polygone; dans un plan commun passant par 1 'axe du filetage. 12- Outil à former les files selon l'une quelconque des revendications I à 11, caractérisé en ce que le périmètre du noyau a une forme bombée convexe. 13 - Outil à former les filets selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le contour de la nervure, considéré en direction axiale, a partout une forme courbe convexe. 14 - Procédé pour la fabrication d'un outil à fore mer les filets selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, le sillon entre les parties de la nervure étant creusé par meulage, le cas échéant après un pré- usinage approprié, par variation de la distance entre axes de la meule et de l'outil à former les filets à une cadence qui correspond à la forme noncirculaire du noyau, caractérisé en ce qu'à la suite du meulage des flancs du filetage, les crêtes de la nervure, y compris les méplats, sont formés par meulage par le fait que l'outil à former les filets passe au niveau du point de meulage en un mouvement hélicoidal correspondant à son filetage, accompagné d'un mouvement transversal de va-et-vient correspondant à la section du noyau et à la cote des méplats.