Brevet FR2363391A1 — publié le 19780331

Il existe de nombreux outils du type travaillant à la torsion comportant une queue et une partie de travail, la queue étant insérée dans un mandrin comportant des mors qui sont serrés contre la queue de 11 outil. Un outil de ce type est le foret ordinaire qui est introduit dans un mandrin à trois mors qui est souvent du type "Jacobs". Avec ce type de dispositif porte-outil comportant un mandrin et un outil travaillant à la torsion, la difficulté réside dans le fait que l'outil a tendance à glisser par rapport au mandrin à moins que eelui-ci ne soit serré par un dispositif de serrage d'un type quelconque. Par suite, il est très courant d'utiliser un dispositif mécanique pour serrer le mandrin. Ce dispositif -ne peut pas rester dans le mandrin pendant que celui-ci tourne.Par conséquent, il est nécessaire de prévoir un moyen permettant de conserver le dispositif de serrage à disposition. Il serait évidemment souhaitable de pouvoir serrer le mandrin simplement à la main. Il a déjà été tenté de réaliser une telle disposition. Normalement, une telle disposition comporte un genre de saillie ou aile sur la queue de l'outil pour empêcher une rotation relative entre ce dernier et le mandrin. Avec les dispositions antérieures, la difficulté réside dans le fait qu'un mandrin spécial est nécessaire ou que les pattes ou ailes ne sont pas immobilisées à l'encontre d'une rotation dans les deux directions par rapport au mandrin, de sorte que celui-ci doit encore titre serré,comme cela a été nécessaire avec les outils classiques,si l'on veut empêcher l'outil de glisser par rapport au mandrin.Si l'on veut que l'outil soit maintenu fermement, il est évidemment souhaitable que la ou les ailes soient serrées pour interdire un mouvement relatif entre outil et le mandrin. Il est également souhaitable que les mors du mandrin serrent directement la queue de l'outil de façon que celleci soit maintenue dans une position dans laquelle elle est coaxiale au mandrin. Il serait évidemment avantageux que la disposition utilise un mandrin classique, car une grande partie des personnes achetant des forets ou outils analogues du type travaillant à la torsion possèdent déjà une perceuse ou dispositif analogue avec lequel l'outil doit être utilisé. La présente invention concerne une disposition dans laquelle 11 outil travaillant à la torsion comporte des ailes opposées d'une dimension et de nature telles qu'elles sont serrées par deux mors d'un mandrin classique à trois mors alors que les trois mors sont en contact de serrage avec la queue de l'outil. lorsque le mandrin est du type dans lequel les trois mors sont réunis et forment un cylindre plein lorsqu'ils sont serrés,- il est possible de réaliser les ailes de façon qu'elles puissent entre relativement rigides et serrées par deux des mors sans genet le contact simultané des trois mors du mandrin de la perceuse.En d'autres termes, deux des mors viennent fermement en contact avec les ailes avec un effet de coincement et, en provoquant une flexion très légère des ailes, les trois mors peuvent entre mis en contact de serrage avec la queue de l'outil. Ce type de mors est couramment utilisé avec des forets de 6,35 mm. Toutefois, à cause des parties des mors qui sont dégagées pour permettre d'utiliser de plus grands forets ou pour d'autres raisons, il arrive souvent que les mors n'entrent pas simultanément en contact avec la queue de outil et les ailes, meme avec une légère flexion de ces dernières. Bien que,théoriquement,il soit possible de réaliser les ailes de manière à les adapter à des mors d'un type quelconque, le marchand devrait avoir en stock une grande diversité d'outils tels que des forets. En outre, il serait nécessaire de maintenir des tolérances si serrées qui rendraient les outils extr#mement onéreux. Une variante envisagée consiste à donner aux ailes une nature relativement flexible. Ainsi, lorsque les mors sont serrés et que deux d'entre eux sont en contact avec les ailes, il est possible de continuer à serrer les mors pour les mettre en contact avec la queue de l'outil, ce serrage supplémentaire étant possible grâce à la flexion des ailes. lorsque l'outil doit entre utilisé avec un mandrin d'un type couramment utilisé avec des forets de 6,35 mm, c'est-àdire un mandrin dont les parois de chaque mors sont à un angle de 1200 les unes par rapport aux autres et dans lequel les mors sont réunis pour former ensemble un cylindre plein, il est souhai table que la largeur effective des ailes entre la queue cylindrique et les parties entrant en contact avec les mors corresponde aussi étroitement que possible à R étant le rayon de la queue et t ltepaisseur de l'aile dans sa partie entrant en contact avec les mors qui est la plus éloignée de la queue.Avec un outil de ce type, lorsqu'il est introduit dans un tel mandrin, ses ailes sont toujours coincées par deux mors adjacents en m#me temps que les mors serrent la queue cylindrique. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé, à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel la figure 1 est une vue de c#té d'un foret selon l'invention ~ la figure 2 est une vue par-dessus du foret de la figure 1 ;; la figure 3 est une coupe verticale suivant la ligne 3-3 de la figure 4 montrant un dispositif porte-outil perfectionné avec un outil perfectionné, ce dernier étant serré dans le mandrin du dispositif porte-outil la figure 4 est une vue par-dessous du mandrin de la figure 3 dans lequel 11 outil est en position la figure 5 est une vue schématique à grande échelle montrant la relation entre les ailes de 11 outil des figures 3 et 4 par rapport aux mors du mandrin la figure 6 est une vue détaillée à grande échelle montrant la relation mathématique entre 11 épaisseur de ltaîle et le rayon du foret la figure 7 est une vue analogue à la figure 6 représentant une aile d'une autre forme dont les extrémités sont arrondies ; et la figure 8 est une coupe analogue à la figure 5, mais dans laquelle les mors sont évidés près de leurs parties de serrage et dans laquelle les ailes sont flexibles pour permettre aux mors d'entrer en contact avec la queue tout en serrant les deux ailes. En se référant maintenant à la figure 1, l'outil 10 est représenté sous la forme d'un foret hélicoïdal présentant les bords usuels de coupe Il et une queue 12, cette dernière étant destinée à être introduite dans un mandrin d'un type classique. L'invention réside dans la présence de deux ailes 13 qui, comme on le verra plus bas, sont de nature à être serrées par deux des mors du mandrin, tandis que les trois mors sont simultanément en contact avec la queue 12. En se référant à la figure 3, le dispositif porteoutil est représenté comme comportant un mandrin 15 qui serre la queue 12 du foret 10. La figure 4 est une vue en-bout du mandrin dans lequel le foret 10 est serré Comme les mandrins courants utilisés sur les perceuses, le mandrin représenté comporte un corps 16 présentant un évidement taraudé pour permettre de le fixer à un dispositif d'entratnement tel que le mécanisme d'entratnement de la perceuse usuelle à moteur. le corps 16 comporte trois passages inclinés 17 dans lesquels sont logés les mors 18, 19 et 20. Du fait que les passages 17 sont inclinés, en se référant à la figure 3, il est évident que si les mors sont déplacés vers le bas, ils convergent et s'ils sont déplacés vers le haut, ils s'écartent les uns des autres.Il est possible d'utiliser une disposition quelconque pour déplacer les mors 18, 19 et 20 vers le haut et vers le bas. Dans un mandrin particulier, les mors 18, 19 et 20 présentent sur les surfaces externes de leurs parties supérieures des dents de crémaillère 21 qui engrènent avec le taraudage conique d'un écrou 22 qui est immobilisé de n1 importe quelle façon appropriée dans un manchon 26. Ce dernier est fixé au corps 16 pour tourner avec lui en étant empoché de se mouvoir longitudina lement par une goupille 23 qui traverse le manchon 26 et pénètre dans une gorge annulaire 24 ménagée autour de la périphérie de la partie supérieure du corps 16. le manchon 26 présente de pré férenee une partie intermédiaire moletée 25 qui permet de le serrer manuellement et de le faire tourner. Il est évident que, lors de la rotation du manchon 26 et de la rotation résultante de L'écrou 22, les mors 18, 19 et 20 sont déplacés vers l'intérieur ou vers l'extérieur. Si le manchon est mis en rotation dans une direction, les mors 18, 19 et 20 sont abaissés et sont rapprochés de manière à serrer la queue d'un foret mis en place. Si le manchon 26 est mis en rotation dans la direction opposée, les mors 18, 19 et 20 sont soulevés de façon à se séparer et à desserrer la queue d'un foret en position. Selon la présente invention, le manchon 26 peut entre serré convenablement à la main gracie à l'action des ailes 13.Toutefois, de tels mandrins comportent couramment plusieurs ouvertures 30 pour y introduire une clé ayant des dents annulaires qui coopèrent avec une crémaillère annulaire 31 formée dans la partie inférieure du manchon rotatif 26. En introduisant une telle clé dans l'une des ouvertures 30 et en mettant les dents de la clé en prise avec celle de la crémaillère, en faisant tourner la clé, il est possible d'appliquer une très grande force au manchon 26 et donc de serrer les mors 18, 19 et 20 contre la queue de l'outil 10. Toutefois, comme on l'a expliqué plus haut, il est inutile, avec le foret de l'inventlon,d1uti- liser une telle clé et il est possible de serrer convenablement les mors contre la queue en faisant tourner manuellement le manchon 26. Comme le montrent les figures 4 et 5, les mors 18 et 19 entrent non seulement en contact avec un coin externe de chacune des ailes 13, mais également avec la queue 12 de l'outil 10. En meme temps, le mors 20 entre en contact avec la queue 12 de l'outil. Ainsi, non seulement la queue 12 est serrée d'une façon classique entre trois mors 18, 19 et 20, mais est également empêchée de tourner par le fait que les parois latérales des mors 18 et 19 exercent une pression contre les coins des ailes 13. Fondamentalement, le contact entre les mors 18, 19 et 20 et la queue 12 a principalement pour fonction de positionner la queue coaxialement par rapport au mandrin. les mors 18, 19 et 20 ne seront plus indispensables pour interdire la rotation de la queue 12 lorsqu'une charge est imposée a' la partie de travail de l'outil 10.Cette fonction est remplie par l'action de serrage des mors 18 et 19 contre les deux ailes 13. Pour cette raison, il n'est plus nécessaire de serrer les mors 18, 19 et 20 contre la queue 12 du foret aussi fortement que cela est normalement nécessaire en l'absence des ailes. De plus, du fait que les deux ailes 13 sont en contact avec les mors, l'outil ne peut pas tourner dans l'une ou l'autre direction. Il est ainsi possible de maintenir fermement le foret en place en serrant simplement à la main les mors contre outil en faisant tourner le manchon 26. Dans le type de mandrin couramment utilisé avec des forets de 6,35 mm, les mors 18, 19 et 20 sont du type représenté sur les figures 4 et 5 sur lesquelles les parois de chacun des mors sont à 1200 les unes des autres et dans lesquelles les mors forment un cylindre plein lorsqu'ils sont réunis. Avec ce type de mandrin, il est possible de donner aux ailes 13 une longueur et une largeur telles qu'elles entrent en contact avec les mors 18 et 19 en meme temps que les mors 18, 19 et 20 entrent en contact avec la queue 12 de l'outil 10.De plus, dans ces conditions, ce contact est assuré avec une flexion relativement faible des ailes 13. le demandeur a constaté que cette condition existe lorsque la largeur effective W des ailes entre la queue cylindrique et les parties entrant en contact avec les mors correspond sensiblement à où R est le rayon de la partie cylindrique de la queue et t est l'épaisseur de l'aile dans sa partie entrant en contact avec les mors qui est la plus éloignée de la queue. On comprendra mieux cette formule en se référant aux figures 6 et 7 qui représentent deux formes d'ailes. la figure 6 représente à très grande échelle un foret comportant une aile rectangulaire 13,et la formule précitée est développée tout d'abord en se référant à cette figure ainsi qu'à la figure 5.Chaque mors 18, 19 ou 20 présente deux parois convergentes qui sont à 1200 l'une de l'autre. En examinant le mors 19, par exemple, il comporte deux parois 35 et 36 qui se raccordent pour former une ligne 38 constituant la partie du mors entrant en contact avec la queue. Si l'on trace une ligne 40 passant par le plan central de l'aile 13 et par le centre de la queue 12,et si l'on trace une ligne 41 entre le point de contact de la ligne 38 avec la queue 12 et le centre de cette dernière, on obtient deux triangles droits symétriques. L'hypoténuse de l'un de ces traangles correspond à la ligne 41 et celle de l'autre à la paroi 36 du mors 19. L'angle formé entre les hypoténuses 40 et 41,d'une part, et la ligne de base 40, d'autre part, est de 300 dans chaque cas. On constate en outre que l'hypoténuse 41 correspond au rayon R de la queue 12. Egalement, lshypotenuse de autre triangle mesurée entre la ligne 38 et l'intersection de la paroi 36 avec la ligne 40 est également égale au rayon R.La distance entre la ligne 43 et le point 44 mesurée le long de la ligne 40 est égale à R cosinus 300 ou La distance le long de la ligne 40 comprise entre le centre de la queue 12 et le point 44 correspond au double de cette distance ou bien deg3R. La distance entre le point 45 où l'aile 13 se raccorde avec la queue 12 et le point 44 est égal à la distance précitée déduction#fafte du rayon R. En d'autres termes, cette distance est égale à : Si l'aile 13 a une forme triangulaire, la longueur désirée de cette aile serait donc de (W3-1)R. En réalité, l'extré- mité de l'aile n'est pas triangulaire. Dans l'exemple représenté sur les figures 4, 5 et 6, l'aile est rectangulaire.Il convient de noter qu'un autre triangle de 300 est délimité par la paroi 36, l'extrémité de l'aile 13 et la partie de la ligne 40 se prolongeant au-delà de l'aile. La paroi verticale de ce triangle a une hauteur de 1/2t, t étant l'épaisseur de l'aile. Etant donné que 1 angle formé entre la paroi 36 et la ligne 40 est de 300, la distance comprise entre l'extrémité de l'aile 13 et le point 44 est de 1/2t fois la cotangente de 30 , ce qui correspond à : : Ainsi, en appliquant les formules 1 et 2 et en utilisant le terme W pour représenter la largeur de l'aile entre la queue 12 et le point de contact avec le mors 19, on obtient la relation suivante Cette m#me formule s'applique également si l'aile est arrondie à son extrémité, par exemple. Dans ce cas, comme on le voit sur la figure 7, il est possible que le contact entre l'aile et la paroi 36 du mors ne se produise pas à l'endroit le plus épais de l'aile 13, mais sur une partie extreme arrondie de cette dernière. Dans ce cas, la formule est tout de mame applicable à condition que t soit dans ce cas l'épaisseur de 11 aile à l'endroit ou elle entre en contact avec le mors. Etant donné que le mors est une surface plane disposée à 1200, il est possible que le fabricant du foret ou autre outil travaillant à la torsion connaisse à l'avance la largeur définitive de l'aile en fonction de la nature de sa surface extrime. Ainsi, -avec une queue de n'importe quelle dimension, il est possible d'établir un contact simultané entre la queue et les trois mors et entre les deux ailes et les mors adjacents. Comme on l'a indiqué plus haut, le mandrin du type représenté sur les figures 4, 5 et 6 est d'un usage très courant et est utilisé presque universellement avec des queues d'outil de 6,35 mm. Bien que la relation décrite puisse s'appliquer à des forets de ce type, il est commercialement impossible de maintenir les tolérances précises nécessaires pour assurer la relation décrite plus haut.Par suite, en pratique, une certaine flexionaes ailes 13 ou un certain décalage latéral des mors 18 et 19 du mandrin est nécessaire lorsque ce dernier est serré, avant que les mors 18 et 19 touchent la queue de 11 outil. De plus, avec certains mandrins, en particulier ceux destinés à serrer des queues de plus grande dimension, par exemple des queues de 9,5 mm, les mors n'ont pas besoin d'être aussi réguliers que ceux désignés par 18, 19 et 20 sur les figures 4, 5 et 6. Ces mors peuvent entre arrondis à leur extrémité ou bien ils peuvent présenter des parties qui sont évidées comme on le voit sur la figure 8. Ceci permet aux mors de stadapter à de plus grandes queues tout en effectuant un mouvement de serrage dans la même plage#.Il est très peu vraisemblable que ces mandrins soient utilisés avec des queues très petites. Comme on le voit sur la figure 8, les trois mors 50, 51 et 52 sont évidés près de leurs extrémités externes. Ainsi, en se référant au mors 51, la paroi 53 est évidée en 54 de même de la paroi. 55 en 56. Par suite; la partie 58 entrant en contact avec la queue où les deux parois évidées se raccordent est disposée vers l'intérieur par rapport à la ligne le long de laquelle les parois 53 et 55 se raccorderaient si cellesci se prolongeaient vers l'intérieur sans évidement. Il est évident que la formule (5) développée plus haut ne peut plus stap- pliquer, étant donné qu'elle a été déterminée pour des parois ininterrompues et formant un cylindre plein lorsqu'elles sont réunies.Naturellement, meme avec cette disposition, les ailes 59 pourraient entre réalisées selon cette formule, si elles étaient suffisamment étroites pour n'entrer en contact qu'avec les parties évidées. Toutefois, si elles entrent en contact avec les parois principales des mors 51 et 52, il est bien entendu qu'une aile réalisée selon la formule ci-dessus ne remplirait pas la fonction voulue. De plus, si les mors étaient arrondis, la formule ne pourrait pas entre appliquée.Pour surmonter cette difficulté, les ailes 59 sont réalisées en un matériau légèrement plus mince, de façon à être plus flexibles que les ailes 13. Par exemple, les ailes peuvent entre en un matériau élastique dont les extrémités internes sont introduites dans des fentes ménagées dans la queue 12 et retenues dans ces dernières par tout moyen convenable, par exemple par martelage, soudage, etc. lorsque les trois mors 50, 51 et 52 sont serrés et que les parois des mors 51 et 52 entrent en contact avec les ailes 59 avant que les parties de contact des trois mors serrent la queue 12, les ailes 59 cèdent vers l'intérieur, comme on le voit sur la figure 8, pour permettre aux trois mors 50, 51 et 52 de venir en contact de serrage avec la queue 12.On obtient à nouveau le m#me résultat, à savoir que les trois mors entrent en contact avec la queue 12, tandis que les deux ailes sont fermement coincées par deux des mors. Comme dans la forme de réalisation précédente, les ailes interdisent la rotation de la queue, tandis que les mors la serrant pour la maintenir coaxiale au mandrin, et il est possible de serrer manuellement le mandrin, étant donné qu'il n'est plus nécessaire de serrer les mors aussi fortement que lorsque le contact entre ces derniers et la queue doit non seulement aligner la queue axialement au mandrin, mais également l'empocher de tourner. Etant donné que les mors du mandrin n'ont pas besoin de serrer la queue aussi fortement que cela était né ces saire en pratique, la présente invention a encore l'avantage que les forets ou autres outils travaillant à la torsion ne subissent pas une morsure aussi profonde. Lorsqu'une clé est utilisée pour serrer un mandrin classique, les mors ont tendance à mordre légèrement dans la queue. Après un usage répété de ltoutil, il se forme une série de creux longitudinaux. L'outil selon l'invention diminue fortement cette tendance. Ainsi, l'invention concerne un dispositif porteoutil utilisant un mandrin d'un type classique et un outil qui peut entre rapidement fixé dans le mandrin en serrant celui-ci simplement à la main. Ce résultat est obtenu sans modification du mandrin. L'outil mis au point peut entre utilisé avec n'importe lequel des divers mandrins classiques vendus sur le marché. Il va de soi que le dispositif porte-outil et 11 ou til décrits peuvent subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVSEDICATIONS 1. Dispositif porte-outil, caractérisé en ce qu'il comporte un mandrin rotatif présentant trois mors identiques disposés symétriquement autour de l'axe longitudinal du mandrin et un organe de serrage destiné à déplacer les mors pour les rapprocher de l'axe longitudinal, et un outil travaillant à la torsion fixé dans le mandrin et comportant une partie de travail à une extrémité et une queue cylindrique à son autre extrémité, ladite queue étant logée dans le mandrin coaxialement à ce dernier entre les mors et étant serrée par ceux-ci, ladite queue ayant une section cylindrique circulaire fondamentalement uniforme et deux ailes qui font saillie vers l'extérieur à l'op- posé l'une de l'autre, lesdites ailes ayant une épaisseur, une largeur et une section telles par rapport aux mors du mandrin que deux de ces mors serrent fermement les deux ailes, tandis que les trois mors tendent à entrer en contact avec la queue cylindrique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque mors présente deux parois convergentes qui, dans la région de convergence, forment une partie de serrage de la queue, la queue cylindrique de l'outil tendant à être serrée par la partie de chaque mors et les ailes étant touchées par l'une des parois convergentes de chacun des deux mors. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ailes sont relativement rigides et en ce que le contact simultané des trois mors avec la queue cylindrique et des deux mors avec les ailes se produit sans flexion importante des ailes. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les mors du mandrin sont pointus et les parois de chaque mors sont disposées à.1200 l'une de l'autre de façon que lorsque les mors sont réunis, ils forment ensemble un cylindre plein et en ce que la largeur effective des ailes entre la queue cylindrique et leurs parties-entrant- en contact avec le mors adjacent correspond à R étant le rayon de la partie cylindrique de la queue et t ltépaisseur de l'aile dans sa partie entrant en contact avec le mors qui est la plus Ploignee de la queue. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ailes de l'outil ont une section rectangulaire. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux ailes de I1 outil sont flexibles et subissent une flexion suffisante pour permettre aux trois mors d'entrer en contact avec la queue cylindrique. 7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en be que les mors sont configurés de façon que leurs parties de serrage ne se touchent pas lorsque les parois convergentes des mors sont mises en contact les unes avec les autres et en ce que les ailes de la queue sont flexibles pour permettre aux trois mors d'entrer en contact avec ladite queue malgré la forme des mors. 8. Outil travaillant à la torsion, caractérisé en ce qu'il comporte un corps ayant une partie de travail à une extrémité et une queue cylindrique à l'autre extrémité, ladite queue étant destinée à être introduite et à entre serrée dans un mandrin rotatif à trois mors du type dans lequel les mors sont pointus et les parois de chaque mors sont à 1200 l'une de l'au- tre de façon que, lorsque les mors sont réunis, ils forment ensemble un cylindre plein, la queue de l1outil ayant fondamentalement une section cylindrique uniforme et présentant deux ailes faisant saillie vers l'extérieur à l'opposé ltune de l'autre, les deux ailes de la queue ayant des parties destinées à entrer en contact avec les mors du mandrin, la largeur effective des ailes entre la queue cylindrique et les parties entrant en contact avec les mors correspondant sensiblement à R étant le rayon de la partie cylindrique de la queue et t ltépaisseur de l'aile dans sa partie entrant en contact avec le mors qui est la plus éloignée de la queue,de façon que lorsque la queue est introduite dans un tel mandrin et que les mors sont serrés contre elle, deux des mors serrent fermement les deux ailes, tandis que les trois mors sont fermement en contact avec la partie cylindrique de la queue sans qulune flexion des ailes soit nécessaire 9. Outil selon la revendication 8, caractérisé en ce que les ailes ont une section rectangulaire et sont relativement rigides. 10. Outil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est constitué par un foret.