Brevet FR2427879A1 — publié le 19800104

L'invention se rapporte aux outils de coupe et a notamment pour objet un outil de coupe rotatif utilisé pour l'usinage des surfaces de pièces cylindriques. Il est plus avantageux d'utiliser la présente invention pour le dégrossissage des surfaces cylindriques d'ébauches de petit diamètre, par exemple, le dégrossissage de fils laminés avant leur façonnage ultérieur dans les trains de tréfilage. A l'heure actuelle, on utilise largement différentes méthodes et divers outils pour l'usinage (dégrossissage) des surfaces cylindriques de métaux et de matériaux, tels que 1) décapage; 2) meules et bandes abrasives; 3) dégrossisseuses appropriées; 4) brosses rotatives; 5) fraises en aiguille. Actuellement la méthode de décapage continu et le décapage dans des bains fixes sont utilisés le plus souvent pour le traitement (nettoyage) des surfaces cylindriques des articles et des matériaux. Les inconvénients du décapage chimique sont bien connus : pollution du milieu amabiant, influence nocive sur le personnel proposé, nécessité dtin- vestissements et de frais de production. Pour l'usinage (nettoyage) des surfaces cylindriques des articles et des matériaux, on fait appel au nettoyage abrasif sur des machines-outils fixes. La durée de vie des meules et des bandes abrasives est courte. En plus, en cas d'usinage de matériaux tenaces, ces outils sont "tachés" par ces matériaux et produisent des "brblures" sur la surface usinée. Le nettoyage des surfaces cylindriques par outil abrasif est un procédé difficile et nécessite des frais importants, et la courte durée de vie de l'outil rend difficile l'automatisation par ces outils. Il est impossible de nettoyer les métaux non ferreux tenaces (aluminium, cuivre, etc.) à l'aide d'outils abrasifs d'une manière permettant une haute productivité. En outre, l'espace environnant est pollué par la poussière abrasive pendant l'usinage. L'usinage (dégrossissage) des surfaces cylindriques des articles et des matériaux se fait également sur des machines-outils de dégrossissage. Toutefois, ces machines-outils de dégrossissage ne permettent d'enlever que des couches défectueuses d'épaissuer non inférieure à 0,5 mm, et on en réussit pas à enlever les minces pellicules d'oxyde. Parmi les inconvénients importants de cette sétho- de il faut mentionner les grandes pertes de létal et la grande consommation d'outils dégrossisseurs. On a recours également aux brosses rotatives à surface de coupe intérieure (voir, par exemple, le brevet d'invention américain nO 3 820 184, cl. 15/104.04) pour le nettoyage des surfaces cylindriques des métaux et des matériaux. Ces brosses contiennent des ensembles de poils disposés radialement et qui sont fixés entre eux à l'une de leurs extrémités, tandis que leurs autres extrémités, cltns- mités libres, forment la surface active de l'outil, les poils formant chaque ensemble étant fixés entre eux suivant le pé trimètre extérieur en formant un anneau dans la section transversale de l'outil. Cependant, ces brosses connues ne peuvent pas couper la calamine de la surface de l'ébauche, ne sont capables d'enlever que partiellement la couche extéri-eure ameublie de rouille ou de boue, ne peuvent pas former sur la surface à usiner les traits transversaux qui sont nécessaires pour retenir la graisse pendant le traitement ultérieur sur les trains de tréfilage. A l'heure actuelle, le procédé d'usinage (nettoyage) des surfaces cylindriques au moyen d'outils de coupe constitués de fraises en aiguille est le plus répandu. Cela est dt à ce que ces outils possèdent une haute capacité de coupe, leur utilisation est aisée et simple. Parmi ces outils figure un outil de coupe rotatif comportant des éléments de coupe élastiques disposés radialement sur un mandrin sous forme de tronçons du fil de longueur identique qui sont fixés entre eux à l'une de leurs extrémités et au voisinage immédiat desquels ces éléments de coupe sont appliqués l'un à l'autre par leurs surfaces latéralles, tandis que les extrémités opposées libres forment la surface tranchante de l'outil, en forme de surface de révolution. Le rapport entre, d'une part, la somme des surfaces des faces en bout des extrémités libres des tronçons du fil sur la surface tranchante de l'outil, et d'autre part, toute l'aire de la surface tranchante de l'outil est de 0,10 à 0,99 (voir, par exemple, le brevet américain n03 928 900).Dans cet outil, les éléments tranchants sont réunis de manière à former des ensembles, et entre ces ensembles, dans la zone des extrémités fixées entre elles, sont montés des joints de manière que la courbure de la surface tranchante en section tranchante épouse sensiblement la courbure de la surface à usiner de l'article. Toutefois, on n'utilise cet outil connu que pour usiner (nettoyer) les surfaces des produits laminés et décrotter les pièces moulées. Donc, on ne l'utilise que d'une manière limitée, seulement pour nettoyer les surfaces cylindriques de faible diamètre, et on ne peut l'employer pour l'usinage des fils laminés. Ceci s'explique par le fait que lors de l'usinage des fils laminés, il reste sur leur surface des traits-rayures qui ne peuvent pas retenir leur surface le lubrifiant qui est nécessaire pour le traitement ultérieur sur les bancs de tréfilage. On s'est donc proposé de mettre au point un outil de coupe rotatif dans lequel les ensembles d'éléments tranchants seraient réalisés de manière à élever sensiblement la capacité de coupe de l'outil et son rendement. Ce problème est résolu du fait que, dans un outil de coupe rotatif pour l'usinage des surfaces d'articles et de matériaux, du type comportant des ensembles d'éléments de coupe élastiques disposés radialement, sous forme de tronçons de fil de longueur identique fixés entre eux à l'une de leurs extrémités, au voisinage immédiat desquelles les éléments de coupe sont appliqués l'un contre l'autre par leurs surfaces latérales, et formant par leurs extrémités libres la surface tranchante de l'outil avec un coefficient de remplissage de cette surface par les faces en bout des éléments de coupe compris entre 0,1 et 0,99, les éléments de coupe formant ledit ensemble étant fixés entre eux suivant le périmètre extérieur de manière à former un anneau dans la section transversale de l'outil, suivant l'invention chaque ensemble d'élénents de coupe se présente, en section longitudinale, sensiblement sous forme de deux trapèzes opposés équidistants de l'axe de rotation de l'outil et orientés par leur grande base vers cet axe, le rapport entre la valeur de la grande base de chaque trapèze et celle de sa petite base étant déterminé suivant l'équation ou B est la largeur de la surface tranchante de l'outil; B1* la largeur de la surface formée par les extrémités fixées des éléments de coupe de l'outil; # Y0 = #, le rapport entre,d'une part, la densité des faces en bout des éléments de coupe à la surface formée par leurs extrémités fixées, et d'autre part la densité de disposition des faces en bout des éléments de coupe à la surface tranchante de 1 'outil Q la longueur des éléments de coupe; ; D, le diamètre de la surface tranchante de l'outil, les groupes voisins d'éléments de coupe étant décalés l'un par rapport à l'autre d'une valeur C - D - De + 2 # , où D est le diamètre de la surface tranchante de l'outil; D., le diamètre de la surface à nettoyer; , , la valeur du serrage de l'outil par rapport à la surface à nettoyer (déterminée par voie technologique). Une telle réalisation assure pendant le nettoyage, entre la surface tranchante de l'outil et la surface à usiner de l'ébauche, un contact suivant une surface, ce qui donne la possibilité d'élever sensiblement la capacité de coupe de l'outil et de réduire le nombre d'outils nécessaires pour envelopper tout le périmètre de l'ébauche. En outre, le rapport proposé entre la largeur de la surface tranchante de l'outil et la surface des extrémités fixées présuppose une disposition inclinée des extrémités libres périphériques des éléments de coupe par rapport à la surface à usiner, ce qui permet d'obtenir un angle de coupe QC positif par rapport à la direction du déplacement axial de la pièce à nettoyer * et d'assurer à la surface tranchante de l'outil une densité strictement prescrite de remplissage par les faces en bout des extrémités libres des éléments de coupe, comprise entre 0,1 et 0,99 et d'élever ainsi la capacité de coupe de l'outil. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description suivante d'exemples mais non limitatifs de réalisation de l'invention, avec références au dessin unique annexé dans lequel - la figure 1 représente l'outil de coupe proposé, constitué par plusieurs ensembles d'éléments tranchants - la figure 2 représente un outil de coupe analogue à celui représenté sur la figure 1, mais dans lequel plusieurs ensembles d'éléments tranchants sont réunis en groupes. L'outil de coupe rotatif proposé pour l'usinage de pièces, de préférence cylindriques (figure 1) est constitué par plusieurs ensembles 1 d'éléments de coupe élastique 2, par exemple sous forme de tronçons de fil de longueur identique, fixés entre eux à l'une de leurs extrémités 3. Au voisinage immédiat de leurs extrémités 3 ainsi fixées, les éléments tranchants 2 sont serrés l'un contre l'autre suivant leurs surfaces latérales, tandis que leurs extrémités opposées libres 4 forment la surface tranchante "A" de l'outil, avec un coefficient prédéterminé de remplissage de cette surface par les faces en bout des éléments de coupe, ledit coefficient étant compris entre 0,1 et 0,99. Des joints annulaires 5 à fentes annulaires 6 sont disposées entre les surfaces latérales ensembles 1, du côté des extrémités fixées des éléments de coupe 2. Les ensembles 1 d'éléments de coupe 2 et les joints annulaires 5 sont placés dans une bague excentrique 7. Les éléments tranchants 2 peuvent être en fil métallique de section ronde, carrée ou rectangulaire, ou bien en forme de plaques armées d'un alliage dur ou d'un matériau abrasif. Chaque ensemble 1 d'élément de coupe 2 est en forme d'un anneau dont la section longitudinale se présente sensiblement sous forme de deux trapèze 8 équidistants de l'axe de l'outil et orientés par leursgrandesbases 9 respectives vers cet axe de rotation.Le rapport entre lavSeurdek grande base 9 du trapèze et la valeur de sa petite base 10 est déterminé à l'aide de l'équation ou B est la largeur de la surface tranchante A de 1 'outil; B1 * la largeur de la surface formée par les extrémités fixées 3 des éléments de coupe 2;; #o = ? , le rapport entre, d'une part, la densité de dis 'f position des faces en bout des éléments en coupe 2 à la sur- face formée par les extrémités fixées 3, et d'autre part la densité de disposition des faces en bout des éléments tranchants 2 à la surface tranchante "A" de 1 'outil e, la longueur des éléments de coupe Q, le 'diamètre de la surface tranchante "A" de l'outil. L'outil proposé (figure 2) peut aussi être constitué par plusieurs ensembles 1 d'éléments de coupe 2, assemblés en groupe 11, les groupes 11 mutuellement voisins d'ensembles 1 étant décalés l'un par rapport à l'autre d'une valeur C déterminée par la rélation C = D - Do + 2 # (II) ou D est le diamètre de la surface tranchante "A" de l'outil; Do est le diamètre de la surface à nettoyer; #, la valeur de serrage de l'outil par rapport à la surface à nettoyer (déterminée par voie technologique). Cette conception de 11 outil permet de simplifier la chaine cinématique de la machine-outil, car l'usinage de l'ébauche se fait grâce au déplacement de la barre dans la direction de la flèche E, et à la rotation de l'outil sensiblement autour de son propre axe, sa rotation autour de l'article ne se faisant que dans une mesure insignifiante seulement pour le changement de l'endroit du contact entre la surface tranchante "A" et la surface à usiner. La réalisation proposée de l'outil de coupe et le rapport entre la largeur de la surface tranchante de l'outil et la surface se trouvant au voisinage des extrémités fixées permettent d'assurer le contact de la surface tranchante et de la surface à usiner sensiblement suivant une aire, et d'obtenir à la surface tranchante une densité strictement prescrite de disposition des extrémités libres des éléments de coupe, ce qui élève sensiblement la capacité de coupe de l'outil et permet de induire le nombre d'outils nécessaires pour envelopper tout le périmètre de l'ébauche. Ci-après sont décrits des exemples concrets mais non limitatifs de réalisation de l'outil conforme à 1 'inven- tion. Exemple 1. On veut fabriquer un outil de coupe pour le nettoyage d'une barre laminée, outil dont le diamètre intérieur D de sa surface tranchante 'A*est égal à 30 mm, c'est- à-dire D = 30. Pour assurer le rendement voulu de l'outil, la largeur B de sa surface tranchante A est égale à 30 mm, c'est-à-dire B = 30 n. La densité # de disposition des faces en bout des éléments tranchants à la surface tranchante A est égale à 0,8, c'est-à-dire # =0,8. Pour une longévité prescrite de outil égale à 500 heures, on choisit une longueur t des éléments de coupe égal à 25 mm, c'est-à- dire t =25 mm. La densité limite admissible Y , de disposition des faces en bout des éléments de coupe à la surface, formée par leurs extrémités fixées* lorsque les éléments de coupe sont exécutés sous forme de fils de section ronde est de 0,906, tandis que la densité réélle pouvant entre obtenue après sertissage avec un effort de 20 kg/cm2 est au moins tss = 0,88-0,9.En admettant que g = 0,9 on trouve en tenant compte du fait que, conformément à l'invention, on trouve En substituant toutes les valeurs mentionnées cidessus des grandeurs correspondantes dans l'équation IV, on obtient Etant donné que la surface de l'ensemble d'éléments de coupe, du côté de leurs extrémités fixées, aura après le sertissage une forme légèrement convexe, la valeur B1 sera comprise entre 11,5 et 12 n. ExegEle 2. On utlise l'outil de coupe rotatif fabriqué selon l'exemple 1 sous forme de groupes d'ensembles d'éléments de coupe pour le nettoyage d'une barre laminée de diamètre Do = 10 mm. La valeur du décalage d'un groupe d'ensembles d'éléments de coupe par rapport à l'autre constitue dans ce cas C = D - Do + 2 A (v) C = 30 - 10 + 2.0,5 = 21 mm Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'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 pour l'usinage de surfaces d'articles et de matériaux, du type comportant des ensembles d'éléments de coupe élastiques disposés radialement et se présentant sous forme de tronçons de fil métallique de longueur identique qui sont fixés entre eux à l'une de leurs extrémités au voisinage immédiat desquelles les éléments de coupe sont serrés les uns contre les autres suivant leurs surfaces latérales, et qui forment par leurs autres extrimi- tés ou extrémités libres la surface tranchante de l'outil de coupe, le coefficient de remplissage de cette surface par les faces en bout des éléments de coupe étant comIsentre 41 et499, les éléments de coupe dans chacun desdits ensembles étant fixés entre eux suivant le périmètre extérieur de manière à former un anneau disposé dans le plan transversal de l'outil, caractérisé en ce que chaque ensemble d'éléments de coupe se présente en section longitudinale, sensiblement sous forme de deux trapèzes mutuellement opposés, équidistants de l'axe de rotation de l'outil de coupe et orientés par leurs grandes bases respectives vers cet axe, le rapport entre la valeur de la grande base de chaque trapèze à celle de sa petite base étant déterminé à l'aide de l'équation dans laquelle B est la largeur de la surface tranchante de l'outil; B1, la largeur de la surface formée par les extrémités fixées des éléments de coupe de l'outil;; le , le rapport entre, d'une part* la densité de disposition des faces en bout des éléments de coupe à la surface formée par les extrémités fixées de ceux-ci et d'autre part la densité de disposition des faces en bout des éléments de coupe à la surface tranchante de l'outil; 1, la longueur des éléments tranchants; D, le diamètre de la surface tranchante de l'outil. 2. - Outil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, étant constitué de groupes d'ensembles précités d'éléments de coupe, les groupes mutuellement voisins sont décalés l'un par rapport à l'autre d'une valeur C = D - Do + 2 a où D est le diamètre de la surface tranchante de l'outil Dos le diamètre de la surface à nettoyer; tS, la valeur du serrage de l'outil par rapport à la surface à nettoyer.