Brevet FR2398211A1 — publié le 19790216

La présente invention concerne une vis autoforeuse et autotaraudeuse, que l'on appellera simplement ci-apres "vis perceuse et taraudeuse", à savoir une vis du type dont la tige est munie d'un filetage taraudeur et se termine par une pointe perceuse comportant deux arêtes avant de coupe, opposes et symétriques, et une paire correspondante d'arêtes racleuses longitudinales, opposées et symétriques, chacune de ces aretes étant définie par I1 intersection dtune surface de dépouille anterieure, par rapport au sens normal de sens de rotation de la vis, avec une surface de dépouille postérieure par rapport a ce meme sens de rotation Dans toute la description qui va suivre, on entendra par iexpression "sens de rotation normal" le sens uivant lequel on fait tourner la vis pour procéder au forage puis au vissage. On connais de très nombreuses vis du type indiqué ci-dessus > dans lesquelles les surfaces de dépouille postérieures ou arrière des arêtes racleuses se trouvent sur un cylindre ou sur un ctne commun. Des vis de ce type sont décrites, par exemple dans les brevets des Etats Unis d'Amérique nO 3 079 831 3 125 923 et 3 463 045, ainsi que dans le brevet britannique n" 976 849. Dans ces formes de réalisation, les surfaces de dépouille arrière des arêtes racleuses sont sensiblement au contact de la surface du trou sur tout leur pourtour, de sorte que la pointe de la vis est parfaitement guidée dans le trou mesure que celui-ci est foré par la pointe.Mais cela présente l'inconvénient que le contact entre la pointe de la vis et le trou sur des surfaces trés étendues est la cause dtun fort frottement et, par conséquent, d'une absorption de puissance importante par l'outil de vissage ê la base en position de la vis. Un tel inconvénient est supprimé dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3 395 603, où est décrite une vis foreuse et taraudeuse dont la pointe présente une section transversale elliptique et dont les arêtes racleuses longitudinales sont situées aux extrémités du grand axe de l'ellipse. Dans ce cas, le contact entre la pointe de la vis et la paroi du trou n'a lieu qu'an regard des arêtes racleuses, avec un frottement très faible par rapport à celui des vis indiquées ci-dessus.Mais cela présente l'inconvénient d'un moins bon guidage de la pointe de la vis pendant le perçage du trou, étant donné qu'il n'y a que deux points de guidage dia6~ tralement opposés, cotncidant avec les aretes racleuses. L'invention a donc pour objet une vis perceuse et taraudeuse du type indiqué ci-dessus, dont la pointe est parfaitement guidée dans le trou en cours de forage, mais avec un frottement très faible. Cette nouvelle vis est caractérisée en ce que l'intersec- tion de la surface de dépouille arrière de chaque arête racleuse avec chaque plan perpendiculaire à l'axe de la pointe est définie, selon le sens opposé au sens normal de rotation normal F de la vis, en partant du point anguleux d'intersection de l'arete avec le plan, par une ligne composite qui comprend un premier segment de faible longueur à angle de dépouille faible, un second segment de faible longueur à grand angle de dépouille et un troisième segment incurvé qui se rapproche progressivement du cercle fictif, centré sur l'axe XX de la vis, sur lequel se trouve ledit point anguleux, jusquta devenir tangent à ce cercle C en un point 38 situé à une distance angulaire de ce point anguleux égale ou peu inférieure à 900. Grâce à une telle disposition} la pointe de la vis est parfaitement guidée dans le trou en cours de forage, étant donné que le contact, entre la pointe et xi paroi de ce trou, existe en quatre zones ou points diamétralement opposds deux à deux, c'est-å-dire en regard des deux arêtes racleuses et des points ou zones de contact indiqués ci-dessus. La surface de dépouille, qui fait suite à chaque arête racleuse latérale, comprend, immédiatement à l'arrière de l'arête, un filet qui soutient le profil de cette arête. A proximité immédiate de ce filet prend naissance une dépression, ou dégazement, qui facilite l'action de coupe et, en même temps, diminue le frottement de la surface de la pointe sur la paroi du trou. Cette dépression ou dégagement facilite en outre, de façon importanteallexpulsion des copeaux et autres déchets éventuels provenant de matières forées, surtout dans le cas de matières hétérogènes présentant des propriétés physiques différentes de celles des métaux. D'autres objets et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre > faite en regard des dessins annexes, et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, une forme préférée de réalisation de ltinvention. Sur ces dessins - la figure I est une vue en élévation d'une via perceuse et taraudeuse selon l'invention '; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 de la pointe et d'une partie de la tige filetiez cette- vue étant à 900 par rapport à la figure 1 - la figure 3 est une vue en bout de la pointe de cette même vis, suivant la ligne III-III de la figure I et à plus grande échelle ; et - la figure 4 est une coupe longitudinale de la pointe > suivant la ligne IV-IV de la figure 3 La vis perceuse et taraudeuse représentée est, de preference, en acier trempé et est obtenue par estampage.Elle comporte une tête 10 représentée sur les figures, titre d'exemple, sous forme d'une tête cylindrique bombée a fente, mais qui pourrait etre aussi bien de comporte quel type voulu. A cette tête 10, fait suite, suivant l'axe longitudinal X-X, une tige 12 qui comporte un filetage taraudeur 14. La base de cette tige 12 est designee par la référence 16. Cette tige filetée 12 se termine par une pointe 18 ayant sensiblement une forme-analogue à celle d'un foret-hélicoidal et qui, étant entraînée en rotation dans le sens normal de vissage de la vis indiqué par la flèche F sur la figure 3, perce un trou dans lequel vient ensuite s'engager la tige 12 qui, par son filetage 14, taille le taraudage corres pondant dans le trou. La longueur Z de la pointe 18 est déterminée sensiblement par l'épaisseur å percer La pointe 18 présente deux arêtes de coupe avant 20, opposées et symétriques, qui font entre elles un angle p compris entre 110 et 1200. Cette pointe 18 comporte également une paire d'arêtes racleusea longitudinales 22, opposées et symetriques. Chacune des arêtes 20 et 22 est définie par l'intersection d'une surface de dépouille avant (par rapport au sens normal F de rotation de la vis) avec une surface de dépouille arrière (par rapport å ce même sens). La surface avant de dépouille > correspondant à une arête avant 20 et à l'arête longitudinale associée 22, est une surface commune constituée par une face plane 24 d'une rainure en forme de V, dont l'autre face,egalement plane, est désignée par la référence, 26, Les deux rainures 24 et 26 sont obtenues par estampage dans la pointe 18 de manière que la face 24 soit incline d'un angle a sur l'axe X-X. Les arêtes tranchantes avant 20 ont ainsi un angle de dépouille plus grand a ce qui en facilite la coupe. De préférence > cet angle-a est compris entre 10 et 200. La surface arrière de dépouille > relative a chacune des arêtes frontales de coupe 20 > est définie, selon le sens de l'arête vers l'arrière par rapport au sens de rotation F de la vis, par une première face plane 28 qui fait, dans la direction tangente de coupe T (figure 4), un angle de dépouille plus petit s compris entre 150 et 250 par rapport aunplan perpendiculaire à l'axe X-X et par une seconde face plane 30 qui fait,dans cette même direction tangentielle T > un angle de décharge t com- pris entre 25 et 35 par rapport a ce même plan perpendiculaire. Avec de telles valeurs, on obtient un angle de couper compris entre 650 et 850.Les avantages d'une telle disposition seront précisés plus loin. La surface de dépouille arriere de chaque arête racleuse 22 est définie, selon le sens opposé au sens normal de rotation F, par un filet 32 auquel fait suite une partie de surface concave 34, suivie d'une partie de surface convexe 36. Les caractéristiques géométriques des parties 32, 34 et 36 seront mieux défiies si l'on considère les lignes d'intersection avec un plan quelconque perpendiculaire l'axe X-X. Ces lignes d'intersection, indiquées sur la figure 3, sont désignées par les mêmes références que les parties de surface qu'elles représentent. L'intersection de la surface de dépouille arrière, correspondant a chacune des arêtes racleuses 22 avec chaque plan perpendiculaire a l'axe de la pointe, est définie, comme indiqué plus haut, selon le sens opposé au sens normal F, et, a partir du point d'intersection de l'arête 22 avec le plan, par une ligne composite qui comprend un premier segment 32 de faible longueur (filet) à angle de dépouille t faible, un second segment 34, de faible longueur, à grand angle de dépouille (partie de surface concave) et un troisième segment courbe 36 (partie de surface convexe), qui se rapproche peu a peu du cercle fictif C, ayant son centre sur l'axe X-X, sur lequel se trouve le point anguleux de l'arête 22 jusqu'a devenir tangent a ce cercle C, en un point qui est situé a une distance angulaire du point anguleux, égale ou peu inférieure à 900. Sur la figure 3, le point de contact 38 correspond & l'intersection de la partie de surface 36 avec la face 26 de la rainure contiguës Comme indiqué sur cette même figure 3, ce point 38 précède de peu (dans le sens de rotation F) le point d'intersection, avec le cercle C, du plan diamétral ayant pour trace P1, perpendiculaire & l'autre plan diamétral ayant pour trace P2, par rapport auquel lez deux arêtes de coupe avant 20 sont symétriques et parallèles. Il en résulte une faible différence entre deux diamètres orthogonaux de la pointe, mais cette différence est négligeable (de 2 à 3 %) ctest-d-dire de l'ordre des tolérances inévitables de fabrication. Le filet 32, qui se trouve sur les épaulements des aretes coupantes longitudinales 22) soutient leur profil, L'angle de dépouille depouille 9 de ce filet, qui est de préférence de l'ordre de 1 à 10 , augmente l'effet latéral de coupe nécessaire pour le forage de matières particulièrement dures et tenaces. En arrière des filets 32 se trouve une zone dégagé, représentée par des hachures sur la figure 3. Cela réduit le frottement de la pointe sur la paroi du trou simplement aux quatre points ou zones 22 et 38. De plus, cela favorise considérablement l'expulsion des copeaux et autres déchets éventuels de matière usinée; surtout lorsqu'il s'agit de matières hétérogènes, à caractéristiques physiques différentes de celles des métaux. La disposition indiquée ci-dessus permet donc d'obtenir, à égalité des surfaces de coupe, une très faible surface de glissement, et, par suite, un rendement très bon du forage. Ce rendement est encore augmenté par l'inclinaison des surfaces 28 et 30 sur les arêtes avant de coupe 20, c'est-à-dire du fait que l'angle de décharge E est supérieur à l'angle de dépouille . En raison de la planéité des faces 24 des rainures 24 26 les intersections des surfaces avant de dépouille, par rapport aux deux arêtes racleuses 22 avec chaque plan normal à l'axe X-X, sont conscituées par des segments de droite parallèles au diamètre P2. La pointe 18 selon l'invention présente encore une autre caractéristique géométrique qui provient de son mode de fabrication, mais qui est avantageuse en ce quelle diminue le frottement de la pointe sur la paroi du trou. t'ébauche initiale de fabrication de la vis a un diamètre dl qui est sensiblement égal au diamètre moyen d du filetage 14 m de la tige 12 et qui correspond également au diamètre maximal de la pointe 18 en rotation.Etant donné que la partie de diamètre dl doit se raccorder à la partie de diamètre d2 plus petit de la base 16 de la vis, les cercles fictifs Indiqués plus haut, dont l'un est représenté en C sur la figure 3a se trouvent tous sur un tronc de cane dont l'angle au sommet est faible, ayant pour axe l'axe X-X de la vis et convergeant vers la partie filétée 12 de la tige.La grande base du tronc de cane a le diamètre dl indiqué ci-dessus; sensiblement égal au diamètre moyen d du filetage, et la petite base du tronc de cône a m un diamètre d3, égal ou inférieur au diamètre d2 de la base de la vis. On a constaté que pour réaliser un compromis acceptable entre la diminution du frottement de la pointe sur les parois du trou et un guidage satisfaisant de la pointe dans ce trou le demi-angle au sommet 7 du tronc de cane indique ci-dessus doit être compris entre 2 et 60. Les caractéristiques avantageuses de la vis selon l'invention peuvent se résumer comme suit a) le profil avant de la pointe présente quatre points de contact qui permettent son meilleur guidage pendant le forage, sans augmentation exagérée des surfaces de glissement. De plus, la surface de dépouille 28, orientée suivant ltangle 5, est parallèle et symétrique par rapport aux arêtes de coupe avant 20, ce qui présente des avantages pour la construction et la fabrication. b) Le profil longitudinal de coupe, caractérisé par les angles G 11 > , offre des avantages de fonctionnement en ce qutil contribue a réduire au minimum le frottement de la pointe dans le trou. L'angle 7 améliore l'expulsion de copeaux et diminue la surface d'usure. Les deux angles G et % constituent des paramètres constants de coupe qui facilitent le forage et permettent une meilleure résistance aux réactions de la pointe en cours de coupe. De plus, le profil longitudinal décrit plus haut est de construction simplifiée, du fait qu'il permet de réaliser des canes des tampage des vis avec une bonne définition géométrique, la forme de la pointe étant définie en grande partie par des plans qui se coupent. REVENDICATION S 1 Vis du type dont la tige est munie d'un filetage taraudeur et se termine par une pointe perceuse comportant deux arêtes avant de coupe, opposées et symétriques et une paire correspondante d'arêtes racleuses longitudlnales, opposées et symétriques, chacune de ces arêtes étant définie par l'intersection d'une surface de dépouille antérieure, par rapport au sens normal de sens de rotation de la vis, avec une surface de dépouille postérieure par rapport a ce même sens de rotation, caractérisée en ce que l'intersection de la surface de dépouille arrière de chaque arête racleuse avec chaque plan perpendiculaire l'axe X-X de la pointe est définie, selon le sens opposé au sens normal de rotation normal F de la vis, en partant du point anguleux d'intesection de l'arête avec le plant par une -ligne composite qui comprend un premier segment de faible longueur ê angle de dépouille faible, un second segment de faible longueur à grand angle de dépouille et un troisième segment incurvé qui se rapproche progressivement du cercle fic- tif, centré sur l'axe X-X de la vis, sue lequel se trouve ledit point anguleux, jusqu'à devenir tangent a ce cercle C en un point situé å une distance angulaire de ce point anguleux égale. ou peu inférieure a 90 . 2. Vis selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle de dépouille du premier segment est de l'ordre de 1 h 10?. 3. Vis selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le second segment est un segment incurcé concave. 4. Vis- selon l'une quelconque des revendications I 9 3, caractérisée en ce que les intersections des surfaces avant de dépouille correspondant aux deux arêtes racleuses, avec chacun desdits plans normaux, sont constituées par des segments de droite paral-lèles à- un plan diamétral de symétrie de la pointe. 5. Vis selon l'une quelconque des revendications 1 4, caractérisée en ce que lesdits cercles fictifs se trouvent tous sur un tronc de cne ayant un angle au sommet faible, coaxial à la vis et qui converge vers la partie filetée de la tige, la grande base de ce tronc de cône ayant un diamètre sensiblement égal au diamètre moyen du filetage, tandis que la petite base a un diamètre égal ou inférieur au diamètre de la base de la partie filetée. 6. Vis selon la revendication 5, caractérisée en ce que le demi-angle au sommet du tronc de cane est compris entre 2 et 60. 7. Vis selon l'une quelconque des revendications 1 b 6, caractérisée en ce que les surfaces avant de dépouille des arêtes latérales et frontales sont des surfaces planes communes et inclinées, sur l'axe de la vis, d'un angle de dépouille supérieur, compris entre 10 et 200. Vis selon l'une quelconque des revendications 1 à 71 caractérisée en ce que la surface arrière de dépouille correspondant à chaque arête de- coupe est définie selon le sens de l'arête vers l'intérieur par rapport au sens de rotation de la vis, par une face plane qui fait, dans la direction tangentielle de coupe? un angle de dépouille inférieur, compris entre 15 et 25", avec un plan perpendiculaire à l'axe de la visa et par une seconde face plane qui fait, dans la direction tangentielle, un angle de décharge compris entre 25 et 35 avec ce même plan perpendiculaire, la première et la seconde face plane étant raccordées l'une à l'autre suivant une ligne droite parallèle à l'arête de coupe, et en-ce que les deux arêtes de coupe forment entre elles un angle compris entre 1100 et 1200.