Brevet FR2340791A1 — publié le 19770909

Le nouveau dispositif,- qui fait l'objet de l'invention, résulte des travaux de Messieurs Christian AUSSEL et André DEVILLE. Il permet de brider les plaquettes de coupe tout en jouant le rôle de brise copeaux. En effet, l'usinage ge, par enlèvement de matière, fait appel, de façon de plus en plus généralisée, à l'utilisation d'outils rapportés constitués par des plaquettes en matériaux durs. Ces plaquettes sont, le plus souvent, à base de carbure de tungstène, fritté avec un liant convenable et additionné, éventuellement, d'autres composes tels que le carbure de titane. Elles peuvent aussi etre constituées d'autres matériaux tels que des oxydes par exemple. Elles présentent des formes diverses adaptées aux différents types d'utilisation. Leur mode de fixation sur le dispositif porte-outil a fait l'objet de nombreuses mises au point.Initialement, on utilisait surtout des plaquettes solidarisées par brasage à un support intermédiaire, lui-meme bridé sur le porte-outil. Les méthodes modernes d'usinage ont entraîné un abandon progressif de la liaison par brasage et l'adoption de systèmes de fixation rapide par bridage de plaquettes interchangeables. Le dispositif de bridage, s'il est bien conçu, permet des changements d'outil très rapides et garantit la reproductibilité des conditions d'usinage. Ce dispositif doit satisfaire à un ensemble d'exigences de caractère général - Il doit maintenir l'outil dans une position rigoureusement fixe. - Il ne doit pas se desserrer pendant l'opération d'usinage, malgré les vibrations, car une chute accidentelle de la plaquette et, éventuellement, du dispositif de bridage en cours d'usinage peut avoir des conséquences graves. - Il doit, cependant, pouvoir se démonter et se remonter vite, en toute sécurité, afin de réduire au minimum les temps morts) - Il doit aussi présenter un encombrement réduit afin de ne pas gener le dégagement des copeaux d'usinage dont le volume est, dans certains cas, considérable. - Il y a, enfin, pour certains types d'usinage, des exigences supplémentaires. C'est le cas de l'usinage avec de fortes passes dans lequel les copeaux formés présentent une très grande résistance mécanique et exercent sur le dispositif de bridage, s'il se trouve sur leur parcours, des efforts très inr portants qui se traduisent par une usure assez rapide et, éventuellement, par une rupture, un dévissage ou un arrachement. Si le dispositif de bridage a une tenue mécanique suffisante, ces copeaux très rigides peuvent être rompus grâce à la force déviatrice exercée par la bride. Ce résultat est recherché car il favorise le dégagement des copeaux et évite les phénomènes de bourrage. Différentes solutions ont été utilisées jusqu'à maintenant pour brider les plaquettes de coupe. Ces solutions, décrites ci-après, sont en général acceptables pour les conditions courantes d'usinage, mais conviennent mal dans les cas où on effectue de fortes passes d'usinage avec formation de copeaux de sections importantes et de grande rigidité. Ce dernier cas est, par exemple, celui des tours utilisés pour l'écroutage de barres métalliques et, plus précisément, celui des tours sans centre. Les figures jointes permettent de comprendre à titre d'exemple, les caractéristiques de quelques dispositifs de bridage déjà connus utilisés sur des outils de tour ainsi que les caractéristiques originales du dispositif qui fait l'objet de l'invention. La figure 1 montre une plaquette de coupe hexagonale pourvue d'une bride supérieure. La figure 2 montre une plaquette de coupe hexagonale avec alésage axial et fixation par vis pénétrant dans cet alésage. La figure 3 montre une plaquette de coupe hexagonale pourvue d'une bride suivant l'invention. La figure 4 montre une vue en élévation d'une bride suivant l'invention. Sur la figure 1, on voit une plaquette de coupe (1) du type utilisé pour l'écroatage au tour de: barres de section circulaire. Cette plaquette a la forme d'un prisme droit pourvu de six faces latérales dont les intersections avec les bases forment six arêtes de coupe telles que (2) et six aretes d'appui, ou de planage telles que (3). La plaquette à base de carbure de tungstène fritté est supportée par une plaquette d'appui (4) en acier traité et l'ensemble est encastré dans le logement du porte-outil (5). Ce logement est orienté de façon que l'arete d'appui (3) soit sensiblement parallèle à l'axe de la barre à écroûter.Dans le cas de l'écrofltage de barres d'acier au moyen de tours sans centre, l'angle d'arête principale est d'environ 250 et l'angle de coupe est un angle négatif d'environ 5 . La bride (6) est une pièce en acier serrée au moyen d'une vis (7) dont la partie arriere prend appui sur le porte-outil et la partie avant exerce une pression sur la plaquette de façon à la maintenir dans son logement. Ce dispositif de bridage donne de bons résultats lorsque les passes d'ecroutage sont faibles, ce qui entrain la formation de copeaux peu rigides qui se brisent facilement lorsqu'ils viennent au contact de la bride. Si, au contraire, les passes sont importantes et les copeaux rigides, ceux-ci viennent frotter violemment sur la bride qui s'use très rapidement et doit etre changée très fréquemment.Cette usure est considérablement accélérée dans le cas de l'usinage de barres en acier forgé ou laminé à chaud qui sont couvertes d'une couche de calamine très abrasive. Les copeaux recouverts de cette couche de calamine usent rapidement la bride qui est détruite en quelques heures d'utilisation. Il peut arriver, aussi, que la pression exercée par les copeaux sur la bride soit telle que la vis (7) ne résiste pas à l'effort et soit brutalement rompue, ce qui peut avoir des conséquences assez graves. La figure 2 présente un dispositif de bridage radicalement différent dans lequel, pour éviter l'action des copeaux sur la bride de fixation, on utilise des plaquettes pourvues d'un alésage axial à l'intérieur duquel est placée une vis qui serre directement la plaquette sur le porte-outil. On voit, figure 2, la plaquette hexagonale (8) ainsi bloquée dans son logement par la vis (9). Un tel système permet d'éviter tout contact entre les copeaux et le dispositif de bridage et, par conséquent,-toute usure de celui-ci. Par contre, ce dispositif ne peut évidemment plus jouer le rôle de brise copeaux; la rupture de ceuxci peut, cependant, être obtenue dans certains cas grâce à une forme particulière de la surface de la plaquette en arrière de l'arête de coupe. Ce dispositif de bridage convient bien pour toutes sortes d'opérations d'usinage dans lesquelles la profondeur de passe est relativement faible et les efforts exercés par la pièce en cours d'usinage sur laplaquette relativement modérés. Par contre, il est mal adapté à la réalisation de passes profondes.En effet, d'une part le perçage axial de la plaquette affaiblit sensiblement la résistance mécanique de celle-ci et, d'autre part l'aménagement de surfaces brise copeaux, en général en dépression par rapport au plan supérieur de la plaquette contenant l'arête de coupe, tend à diminuer la tenue de cette arête. Dans le cas de l'écroutage au tour, en particulier au tour sans centre, on observe une destruction rapide des arêtes de coupe pouvant entraîner une rupture de la plaquette suivant un plan sensiblement parallèle à l'alésage axial.Si ces plaquettes sont dépourvues de surface brise copeaux, on court le risque, surtout dans le cas de ltécroûtage sans centre, de la formation de copeaux longs qui ne peuvent plais être Le nouveau dispositif de bridage qui fait l'objet de l'invention permet de résoudre les problèmes posés par l'usinage avec des passes profondes. Il s'applique particuliërement bien à ltecroûtage de barres au moyen de tours sans centre. Les figures 3 et 4 donnent un exemple non limitatif d'un Sel disposi- tif utilisé pour fixer les plaquettes d'usinage sur un porte-outil. Ce dispositif est constitué de trois éléments 1 ) Une bride (10) en matière frittée à base de carbure de tungstène ou de carbures mixtes, conique sur l.l majeure partie de sa hauteur à 1 'excep- tion de la partie dela paroi latérale rejoignant la base qui comporte un contour polygonal avec des facettes telles que (11). La bride est pourvue d'un alésage axial. 20) Une vis (12) placée dans l'alésage axial de la bride est vissée dans un trou filetée, non représenté, du porte-outil, ce qui détermine ltempla- cement de la bride et 1 Xaintient en appui à la fois sur une partie de la surfa ce supérieure de la plaquette et sur une partie de la surface du porte-outil voisine du logement de la plaquette. 3~) Une cale (13) en matière frittée, à base de carbure de tungstène ou de carbures mixtes, engagée en partie dans un logement (14) ménagé dans le porte-outil est en contact, par une face latérale, avec l'une des facettes latérales du contour de la bride. Ainsi que le montrent les figures 3 et 4, la bride (10) est disposée de façon que sa base s'appuie à la fois sur la partie arrière de la plaquette de coupe (15) et sur la surface du porte-outil (16). La profondeur du logement de la plaquette de coupe (15) et du support de plaquette (17) est déterminée de façon que la face supérieure de la plaquette se trouve à un niveau qui dépasse d'environ un à deux dixiemes de mm le niveau de la face supérieure du porteoutil. De cette façon, on obtient, par le serrage de la vis (12), une pression de la bride (10) sur la plaquette suffisante pour l'immobiliser dans son logement. Pour que ce résultat soit obtenu de façon efficace, il convient que la base de la bride (10) recouvre au moinesnVulnrqnuart de la surface de la plaquette et, de préférence, environ la moitié de cette surface. Pour augmenter l'efficacité du serrage de la plaquette (15) par la bride (10), il est avantageux de réduire l'étendue de la zone de contact entre tes deux et de la limiter à la périphérie de la surface de base de la bride (10). Il en est de même pour la zone de contact entre la bride (10) et le porte-outil (16). Ce résultat est obtenu de façon très simple en réalisant, comme le montre la figure 4, un relief annulaire (18) sur la périphérie de la surface de base de la bride, de façon que la zone centrale de cette surface de base n'entre pas en contact avec la plaquette ou le porte-outil. Une différence de niveau de l'ordre de quelques dixièmes de mm est suffisante pour obtenir ce résultat. On réalise alors un serrage légèrement élastique qui est beaucoup plus efficace. La zone en relief peut, du reste, ne pas être continue, mais comporter un nombre plus ou moins grand de petites surfaces élémentaires, de forme quelconque, réparties de façon annulaire. La cale (13) joue un double rôle. D'une part, elle empêche la bride (10) de tourner autour de son axe sous l'action du frottement des copeaux à sa périphérie et, d'autre part, elle résiste à la pression exercée sur la bride (10) par lesdits copeaux. En effet, on a constaté qu'en l'absence de cale, les copeaux tendent à faire tourner la bride (10). Cette action provoque le desserrage de la vis (12) ou, au contraire, son blocage, suivant la face sur laquelle viennent appuyer les copeaux et, suivant le sens du pas de la-vis. Si le pas choisi est tel que l'action des copeaux tend à bloquer la vis axiale, bien souvent celle-ci ne peut plus être desserrée et sa casse dans son logement.La cale (13) permet d'éviter cette premiere difficulté et, en même temps, elle évite les risques d'arrachement ou de cisaillement de la vis (12) sous l'action de la pression exercee par les copeaux sur les parois latérales de la bride(lo).la cale (13) est placée, de préférence, du côté de la bride diamétralement opposé à celui où les copeaux entrent en contact avec celle-ci afin de reporter sur la cale une grande partie des efforts qui étaient précédemment supportés seulement par la vis axiale. Par ailleurs, la bride circulaire est disposée de façon à maintenir, de manière efficace, la plaquette de coupe et, également de façon à jouer le rôle de brise copeaux. Pour cela, l'emplacement du logement de la vis (12) dans le porte-outil est déterminé pour que la bride circulaire recouvre entre environ un quart et la moitié de la surface supérieure de la plaquette et aussi, de préférence, pour que cet emplacement ne soit pas situé sur le parcours moyen des copeaux d'écroutaga, mais légèrement décalé par rapport à celui-ci. Dans ces conditions, les copeaux qui entrent en contact avec la bride sont déviés à la fois vers le haut grâce à sa paroi latérale conique et vers un coté ou ltau- tre suivant la position relative de l'axe de la bride par rapport au parcours des copeaux.Cette double action qui s'exerce sur les copeaux favorise, à la fois, leur rupture et leur rejet en dehors de la zone de coupe, ce qui diminue considérablement les risques d'accumulation autour de l'outil. La forme profi lée de la bride élimine aussi les risques d'acerochage. Malgré la grande dureté de la bride et son profilage, elle s'use cependant de façon progressive par le frottement des copeaux surtout dans le cas ou ceux-ci sont recouverts d'un oxyde abrasif tel que la calamine. Grâce aux facettes (11) régulièrement disposées sur le pourtour de la bride (10), il est possible de faire tourner celle-ci d'une fraction de tour après un certain temps d'utilisation de façon que la cale vienne prendre appui sur une nouvelle facette ; dans cette nouvelle position, les copeaux rencontrent une zone différente de la bride qui pourra, à son tour, jouer le rôle de brise copeaux pendant une période de temps comparable.Il est donc possible en décalant la position angulaire de la bride à intervalles de temps réguliers, de façon à mettre successivement chacune de ses facettes en appui sur la cale, d'utiliser ladite bride brise copeaux de façon optimale. Le calage de la bride, suivant des positions angulaires déterminées, peut être réalisé par d'autres moyens que par des facettes polygonales. On peut envisager, en particulier, d'encocher à intervalles réguliers la paroi latérale de la bride au voisinage de la base et d'engager dans ces encoches des reliefs correspondants réalisés dans la piece de calage. On peut, aussi, réaliser autour de la bride, au voisinage de la base, une sorte de couronne dentée qui sera épaulée par une cale en forme de secteur denté. La cale peut être solidarisée de toutes sortes de façons avec le porte-outil : serrage dans un logement, brasage, vissage etc... Il est préférable que le rôle de cale ne soit pas joué par le porte-outil lui-même car sa trop faible dureté entraînerait une usure assez rapide. Les dimensions relatives de la bride circulaire et de la cale par rapport à celles de la plaquette de coupe peuvent varier dans d'assez larges limites. L'expérience a montré, cependant, que le diamètre circonscrit à la base de la bride circulaire était avantageusement d'environ 1,4 à 2 fois le diamètre, ou la plus grande diagonale d'une plaquette. On peut, cependant, envisager d'utiliser des brides notablement plus petites ou plus grandes. La vis de serrage a, en général, un diamètre de 1/4 à 1/7 du diamètre de la bride. Le logement axial de la bride a un diamètre légèrement supérieur à celui de la vis. Il est pourvu d'une zone élargie à sa partie supérieure pour le logement de la tête de vis qui, de préférence, ne doit pas dépasser sensiblement le bord supérieur de la bride afin de ne pas risquer d'être endommagée par le passage des copeaux. Pour cette raison, on utilise, de préférence, des vis genre six pans creux ou analogues. On peut utiliser, à la place d'une vis, d'autres moyens de serrage de la bride sur le porte-outil.On peut envisager, en particulier, une tige cylindrique pourvue d'une tête qui est logée dans la partie supérieure élargie du trou axial de la bride, le reste de la tige traversant la bride et le porte-outil et étant maintenu en tension par des moyens mécaniques, hydrauliques ou autres, bien connus de l'homme de l'art, de façon à appliquer, avec une pression suffisante, la bride sur la plaquette et le porteoutil, tout en la rendant instantanément démontable. La cale d'appui a, de préférence, des dimensions telles qu'elle recouvre sur toute sa largeur la facette de la bride avec laquelle elle est en contact. Le nombre de facettes d'une bride peut être quelconque-; de bons résultats sont obtenus avec des contours polygonaux comportant six à douze facettes ou davantage. Les surfaces de la facette et de la cale qui l'épaule doivent être calculées pour résister aux efforts les plus grands qui peuvent se produira. Ces efforts sont évidemment fonction des dimensions des copeaux obtenus, de leur dureté et de la vitesse de coupe. Dans le cas où les zones d'appui présentent d'autres formes, on doit tenir compte, de la même façon, des efforts qui seront transmis par unité de surface, Enfin, pour réaliser un profilage satisfaisant de la bride, la surface latérale de celle-ci est, de préférence, tronconique sur la majeure partie de sa hauteur ; l'angle au sommet du cône est, en général, compris entre 80 et 1700. REVENDIGATIONS 1. Dispositif de bridage brise-copeaux, utilisable en particulier pour des plaquettes de coupe dépourvues d'alésage axial, caractérisé en ce qu'il comporte - une bride en matière dure dont la forme générale est sensiblement de révolution ayant une base sensiblement perpendiculaire à l'axe, des parois la térales inclinées sur la majeure partie de leur hauteur, de façon à se rapprocher de l'axe en allant de la base à la partie supérieure, et un alésage axial, - un moyen de fixation de la bride sur le porte-outil qui traverse l'alé- sage de la bride et se raccorde au porte-outil au-dessous de la base, ce moyen permettant de positionner la bride de façon que sa base recouvre une partie de la surface supérieure du porte-outil adjacenteau logement de la plaquette de coupe, ainsi qu'une partie de la partie supérieure de cette plaquette, ce moyen permettant, également, d'exercer une pression par l'intermédiaire d'une partie de la base de la bride sur la plaquette de coupe de façon à la maintenir dans son logement, - un moyen de calage de la bride qui prend appui, d'une part sur le porte-outil et, d'autre part, sur la surface latérale de la bride au voisinage de la base de façon à empêcher un déplacement de la bride en direction de ce moyen de calage, la ou les surfaces de contact entre ce moyen de calage et la bride étant disposées de façon à empêcher un déplacement angulaire de la bride en cours d'utilisation, tout en permettant de modifier-cette position angulaire chaque fois que cela est nécessaire. 2. Dispositif suivant revendication 1, caractérisé en ce que les parois latérales de la bride ont, sur la majeure partie de leur hauteur, une surface tronconique d'angle au sommet compris entre environ 80 et 1700. 3. Dispositif suivant revendication 1, caractérisé en ce que la paroi latérale de la bride au voisinage de la base comporte un contour polygonal avec des facettes de faible hauteur par rapport à la hauteur totale de la bride et dans lequel le moyen de calage vient prendre appui sur l'une quelconque de ces facettes. 4. Dispositif suivant revendication 1, caractérisé en ce que la paroi latérale de la bride au voisinage de la base comporte des encoches régulières réparties sur le pourtour et dans lequel le moyen de calage comporte un ou plusieurs reliefs qui s'engagent dans une ou plusieurs de ces encoches. 5. Dispositif suivant revendication 1, caractérisé en ce que la bride comporte à sa base, au voisinage de la périphérie, une zone annulaire en relief, de façon continua ou discontinua, ce ou cas reliefs étant seuls en contact avec le porte-outil et la plaquette. 6. Dispositif suivant revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que la bride et le moyen-de calage sont en matière frittée à base de carbure de tungstène. 7. Procédé d'usinage par enlèvement de matière dans lequel on utilise des plaquettes de coupe, caractérisé en ce que ces plaquettes sont bridées au moyen d'un dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6.