Brevet FR2318700A1 — publié le 19770218

L'invention concerne un procédé pour le brochage d'extérieur de surfaces planes sur des pièces à travailler, au moyen d'au moins un outil de brochage qui est disposé de manière telle qu' il a une génératrice proche de la pièce qui est parallèle à la surface de finition, et que son axe est incliné par rapport à la direction de coupe. Le brochage d'extérieur de surfaces planes sur des pièces à usiner se fait jusqu'à présent par échelonnement en profondeur ou latéral. On utilise pour cela des outils à section rectangulaire qui - dans le cas de l'échelonnement en profondeur - travaillent en profondeur en partant de la surface de la pièce, tandis que l'avance totale lors d'une passe résulte de la différence de la profondeur d'attaque de la première arete de coupe qui entre en action par rapport à la dernière arête de coupe. Pour obtenir une surface aussi lisse que possible, la profondeur d'atta- que (=inclinaison) des dif#férentes arêtes de coupe décroît à 1' extrémité de l'outil (=finition).Dans l'échelonnement latéral, par contre, la surface de la pièce est enlevée de celé, tandis que pour ltavance totale et le montage des arêtes de coupe il en est essentiellement de mbme que dans l'échelonnement en profondeur. En outre, il faut encore en général faire suivre l'échelon- nement latéral d'un usinage de finition par échelonnement en profondeur pour obtenir une haute qualité de surface. Les outils rectangulaires présentent des arêtes de coupe ayant un écart croissant avec l'axe de l'outil, cet axe étant alors disposé parallélement à la surface finie, ou bien ces arêtes présentent le méme écart sur toute la longueur de l'outil, l'axe de celui-ci devant alors titre incliné par rapport à la surface finie et par rapport à la direction de coupe pour l'avance totale désirée lors d'une passe. Alors que l'échelonnement en profondeur trouve une utilisation pour des pièces déjà pré-usinées, l'échelonnement latéral a l'avantage, quand il s'agit de pièces venues de fonte ou de forge, de couper non pas d'en haut mais de coté la dure crotte de fonderie ou de forge. En outre, ltéchelonnement latéral est souvent plus avantageux que 11 échelonnement en profondeur à cause de la fatigue moindre de la pièce dans le cas de pièces mobiles En outre, dans l'échelonnement latéral, l'outil peut, par exemple, etre muni d'arêtes de coupe sur ses quatre surfaces latérales, de manière7a la fin du trajet de service d'une surface de coupe on puisse faire passer l'outil à la surface de coupe suivante, pour pouvoir ainsi utiliser l'outil plusieurs fois jusqu'à ce qu'il ait besoin d'entre réaffûté. L'invention a pour but de fournir un procédé pour le brochage d'extérieur de surfaces planes à l'aide duquel, pour une qualité de surface au moins égale à celle obtenue avec l'échelonnement en profondeur ou latéral, les frais d'outils et les frais de réaffûtage peuvent eAtre réduits. Le procédé selon l'inventionest caractérisé en ce qu'on utilise comme outil de brochage un outil de brochage rond qu'à la fin du trajet de service on fait tourner d'un angle correspondant à l'arc d'attaque des arêtes de coupe. Grâce à l'outil de brochage rond disposé incliné par rapport à la direction de coupe, on enlève un copeau à section en forme de virgule qui présente sa plus grande épaisseur à la surface brute et, par contre, sa plus faible épaisseur à la surface à produire. La largeur de ce copeau en forme de virgule correspond sur l'outil à l'angle d'arc donné par la profondeur d'attaque de cet outil. Comme ltépaisseur du copeau va en diminuant jusqu'à zéro de la surface brute à la surface à produire, on obtient une qualité de surface si bonne qu'un segment de finition par échelonnement en profondeur n'est pas nécessaire.Par rapport au brochage par échelonnement latéral ou en profondeur il existe un autre avantage, à savoir que seul l'angle d'arc de l'outil qui correspond à la profondeur d'attaque participe à ltenlèvement de copeaux, ce qui fait que l'outil de brochage rond, à sa périphérie restante plus grande, peut être repris pour d'autres opéra- tions d'usinage. À la fin de la durée d'usage l'outil de brochage rond est tourné d'exactement l'angle d'arc correspondant à la phase d'usure, c'est-à-dire que l'arête de coupe est utilisée sur toute sa périphérie alors que dans les outils rectangulaires connus toute l'arête de coupe doit être réaffbtée, meme si elle n' est que partiellement usée.La durée d'usage de tout 11 outil est donc plus grande. Enfin, il est notoire qu'un outil de brochage rond peut être plus facilement réaffûté que les outils de forme rectangulaire travaillant en échelonnement en profondeur ou latéral. Le procédé selon l'invention peut ttre utilisé aussi bien sur des pièces ébauchées que sur des pièces fondues ou forgées. Comme outils de brochage ronds on peut monter des outils ayant un diamètre uniforme sur toute leur longueur, donc cylindriques, ou bien des outils coniques -dont le diamètre va en diminuant. Dans le premier cas l'outil de brochage rond est parallèle à la surface finie et son axe est incliné par rapport à la direction de coupe, tandis que l'avance totale résulte dé l'angle dtincli- naison et de la longueur de 11 outil. Si par contre on emploie-un outil conique, l'axe de celui-ci doit être décalé par rapport à la direction de coupe, et en fait être incliné de la moitié de l'angle du ctne par rapport à la surface finie et d'un angle quelconque dans un plan parallèle à cette surface. Conjointement avec l'angle du cbne cet angle quelconque donne l'avance. L'utilisation d'un outil conique au lieu d'un outil cylindrique procure les avantages supplémentaires suivants: avec un outil cylindrique les premières arêtes de coupe ntenlèvent pas toute la surépaiss-eur d'usinage sur la pièce, ctest-à-dire qu'il faut une certaine pré-coupe jusqutà ce que la première arête de coupe atteigne la surface de finition. Pour cette pré-coupe il faut d'autant plus de longueur d'outil que l'angle de montage de celui-ci est plus faible, mais aussi que son diamètre est plus grand. Gr ce à l'utilisation d'un outil conique, on peut ainsi economiser sur la longueur de outil et sur la coutse de la machine. Il est également possible de disposer des outils coniques et cylindriques les uns derrière les autres dans la direction de coupe. Un outil de brochage conique peut en outre, de façon simple, se régler en profondeur ou se régler fin. Il suffit en effet de le déplacer axialement. Ce déplacement se traduit par un déplacement parallèle des arêtes de coupe par rapport à la pièce à usiner. Dans certains cas d'utilisation, par exemple pour de courtes longueurs d'usinage, il peut être avantageux d'utiliser un outil de brochage rond à arêtes de coupe en forme de vis ou de spirales. On peut ainsi obtenir un angle d'inclinaisonplus ou moins grand des arêtes de coupe, ce qui, entre autres, est favorable pour le silence de fonctionnement ou le comportement de l'outil aux vibrations et pour l'écoulement des copeaux. Contrairement aux outils de brochage ronds conventionnels, les outils pour la mise en oeuvre du procédé selon 11 invention n'ont pas besoin d'encoches brise-copeaux, si bien que de ce fait une simplification est apportée à l'outil lui-même. Le dessin annexé, donné à titre exemple non limitatif, per mettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Fig. 1 est une vue du chariot porte-outils guidé verticalement, et de la table porte-pièces. -Fig. 2 est une coupe suivant la ligne Il-Il de la Fig. 1. Fig. 3 est une vue de face, à échelle agrandie, d'un outil conique et d'un outil cylindrique pendant l'usinage. Sur un chariot porte-outils 1, qui dans ltexemple représenté peut monter et descendre verticalement, plusieurs outils de brochage ronds 3 sont fixés au moyen de supports de serrage 2. La direction de coupe c'est-à-dire le sens de mouvement du chariot 1, est indiqué par la flèche de direction a0 Sur une table 5, représentée partiellement, sont fixées les pièces à usiner, ici deux pièces 4. La fixation elle-m#me n'est pas représentée, mais peut se faire de la manière habituelle. La surface à usiner se trouve à la partie inférieure de la Fig. 1, parallèlement au plan du dessin et en arrière de ce plan. Comme on le voit d'après la Fig. 1, chaque outil 3 est incliné par rapport à la direction de travail a. Pour chaque pièce 4 il est prévu deux outils de brochage ronds 3 montés divergents dans la direction de travail a et qui sont suivis par un seul outil de brochage rond. Alors que les deux outils de t te 3 enlèvent la surface des pièces 4 des deux caties, comme on peut le voir dans la moitié de droite de la Fig. 2, les outils de brochage ronds 3 montés après servent chacun à I1 enlèvement du ressaut entre les deux outils de tête. Grade aux deux outils de tête 3 montés divergents, l'effort de coupe se produisant est partiellement supprimé à l'intérieur d'une pièce. Dans l'exemple de réalisation représenté, les deux outils de tête montés en paire sont réalisés sous forme d'outils coniques 31, donc avec un diamètre d'arêtes de coupe augmentant axialement, tandis que les outils venant ensuite 32 présentent des diamètres d'arêtes de coupe constants. L'axe b des outils coniques 31 est décalé par rapport à la direction de coupe a, comme on peut le voir d'après la Fig. 2, et en fait est incliné de la moitié de l'angle ducone par rapport à la surface finie, et d'un angle quelconque dans un plan parallèle à cette surface finie. Cet angle quelconque donne, conjointement avec angle du cône de l'outil, l'avance. Par contre l'outil cylindrique a son axe c incliné uniquement dans un plan parallèle à la direction de coupe a, et en fait est incliné de l'avance désirée. La Fig. 3 représente les rapports d'attaque de l'outil 3 et de la pièce 4, à gauche pour un outil conique 31, à droite pour un outil cylindrique 32. On verra d'abord la moitié de droite: l'ar & e de coupe 33 de l'outil de brochage rond 32 se trouve avec son sommet (inférieur dans le dessin) 34 dans le plan de la surface finie 10. Elle a comme première arête de coupe enlevé toute la surépaisseur d'usinage d. L'arête de coupe suivante 35 enlève un copeau 7 à section en forme de virgule, dont ltépaisseur décroit, depuis la surface brute, d'une valeur maximum jusqu'à la valeur zéro. L'épaisseur maximale du copeau 7 est déterminée par l'angle d'inclinaison et le diamètre extérieur de l'outil de brochage rond.Les memes dimensions déterminent la largeur du copeau 7 en forme de virgule, si bien quten modifiant ces dimensions on peut influer sur la forme du copeau, et par là sur la qualité de la surface ainsi que sur la durée d'usage de l'outil. A la fin du trajet de service du segment en forme d'arc des arêtes de coupe 33, 35, et autres, on fait tourner l'outil 32 de l'angle d'arc correspondant, si bien qutune section d'arête de coupe fraîchement affûtée est disponible pour une nouvelle opération d'usinage. L'avance à chaque mouvement d'usinage résulte de l'angle d'inclinaison de l'outil de brochage rond 32 par rapport à la direction de coupe. Les rapports d'attaque sont semblables pour l'outil conique 3t représenté à gauche dans la Fig. 3, où les arêtes de coupe présentent des diamètres croissants par rapport à la direction de coupe. Toutefois on arrive ici, comme le montre clairement le dessin, à une même avance totale avec une longueur d'outil moindre. En outre, l'outil peut entre réglé en profondeur, c'est à-dire en direction par rapport à la surface finie 10, par un simple déplacement dans le sens de son axe b. Cela est possible tout simplement au moyen d'un corne femelle sur le porte-outil. Revendications 1. Procédé pour le brochage d'extérieur de surfaces planes à l'aide d'au moins un outil de brochage ayant sa génératrice parallèle à la surface finie tandis que son axe est incliné par rapport à la direction de coupe, caractérisé en ce quI on utilise comme outil de brochage un outil de brochage rond, tandis qutà la fin du trajet de service on décale cet outil d'un angle correspondant à l'arc d'attaque des arêtes de coupe. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu' on utilise comme outil de brochage rond un tel outil ayant sur toute sa longueur un diamètre d'arête de coupe constant, tandis que taxe de cet outil est incliné,par rapport à la direction de coupe, de l'avance totale d'une course de travail, dans un plan parallèle à la surface finie. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qut on utilise eomme outil de brochage rond un tel outil ayant sur sa longueur des diamètres d'arêtes de coupe qui vont en diminuant à la manière d'un ctne, tandis que l'axe de cet outil est, d'une part, incliné de la moitié de l'angle du ctne dans le plan perpendiculaire à la surface finie qui renferme-la direction de coupe, et, diantre part, disposé, à un angle correspondant à l'avance totale désirée, dans un plan parallèle à cette surface finie. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'outil de brochage conique est avancé en profondeur par déplacement dans le sens de son axe. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on utilile comme outil de brochage rond un tel outil ayant des arêtes de coupe en forme d'hélice ou de spirale. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il utilise deux ou plusieurs outils de brochage ronds décalés par rapport à la direction de coupe, ces outils étant placés les uns derrière les autres. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il utilise des outils coniques et cylindriques les uns derrière les autres dans la direction de coupe. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il utilise des outils de brochage sans encoches brise-copeaux. 9. Procédé suivant ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en qu'il utilise des outils de brochage ronds simples ou multiples.