Brevet FR2471243A1 — publié le 19810619

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux outils de coupe et plus particulièrement aux outils de coupe rotatifs à. tailler-des rainures. De tels outils rotatifs sont utilisés pour tail- ler-des rainures dans des matières solides, notamment dans les métaux, ou pour détacher des morceaux solides en coupant cette matière. Ces outils rotatifs comprennent un disque percé d'une ouverture de montage centrale à rainure de cla- vette et muni d'organes de coupe disposés sur sa périphérie. Dans le cadre de l'invention, les organes coupants peuvent être d'une seule pièce avec le disque, être fixés rigide- ment au disque par brasage ou encore être fixés au disque par une liaison démontable, par exemple généralement à l'aide de moyens de serrage. Engénérai, en raison des forces de cisaillement et des forces centrifuges, on utilise jusqu'à présent des dispositifs de serrage relativement compliqués pour retenir les organes de coupe dans des logements prévus sur le disque. En dehors du fait qu'ils sont coûteux et longs à manoeuvrer, ces dispositifs de serrage limitent le nombre d'organes ou plaquettes rapportés qui peuvent être montés sur le disque. L'élimination continue des copeaux engendrés pendant l'opération de coupe est un problème qui se pose dans toutes les opérations de coupe. Toutefois, ce problème est compliqué par l'utilisation d'outils de coupe rotatifs possédant une série d'organes de coupe successifs puisque, par exemple au problème des copeaux engendrés au moment con- sidéré, s'ajoute le problème des copeaux engendrés par l'or- gane précédent, sauf si les copeaux ont été convenablement éliminés au moment de leur production. Pour faciliter le processus de l'élimination du copeau et réduire la détério- ration de la pièce par les copeaux, il est classique de pla- cer les organes de telle manière que chacun d'eux ne taille - qu'une partie de largeur de coupe totale. Dans le-même but, on utilise des organes de-coupe ayant des largeurs de cou- pe différentes. Ces différents procédés produisent des co- peaux plus étroits que la rainure et facilitent l'élimina- tion des copeaux. L'utilisation d'organes de coupe décalés et d'organes de coupe de largeur différente diminue le rende- ment de l'opération de coupe. L'utilisation d'organes pro- filés contribue à résoudre le problème de la réduction de la détérioration par les copeaux et de l'élimination des copeaux pendant la rotation de la pièce. Toutefois, lorsque l'outil comprend des organes de coupe rapportés, ces organes s'ils sont profilés, nécessitent un effort de serrage encore plus important que les éléments de coupe non profilés en raison des forces additionnelles engendrées par la formation du copeau plus étroit. Le problème de l'élimination des co- peaux est encore aggravé par la nécessité de serrer rigoureu- sement la plaquette ou dent rapportéedans son support pour surmonter les forces centrifuges engendrées par le mouvement rotatif. Il existe une grande variété de moyens de serrage pouvant être utilisés pour la retenue des organes rapportés. Ces diaDositifs de serrage prennent de la place et, par con- séquent, réduisent le nombre des organes de coupe rapportés qui peuvent être placés sur la périphérie du disque. En ou- tre-, les dispositifs de serrage-nécessitent des organes de fixation qui limitent l'étroitesse du disque, ce qui pose un problème lorsque l'outil est utilisé pour l'usinage de rainures étroites comme c'est le cas, par exemple, pour une scie. On connaît déjà des moyens de retenue automatique de plaquettes rapportées dans des porte-outils. Par exemple le brevet des E.U.A. n 55 423 montre des dents de scie mon- téesdans une scie circulaire sans- moyens de retenue ou de serrage génant. Le brevet des E.U.A.-n 3. 785 021 montre une plaquette rapportée de porte-outils et d'un dispositif de serrage dans lequel l'organe de serrage serre par un effet de ressort. Toutefois, aucun des brevets antérieurs ne con- cerne le problème de la réalisation d'un dispositif effica- ce et sûQr de retenue d'éléments profilés dans des.outils ' de coupe rotatifs à tailler des rainures. L'invention a donc pour but de réaliser un nou- vel outil de coupe rotatif à tailler des rainures dans le- quel les problèmes et inconvénients précités soient consi- dérablement réduits ou même surmontés. Cette invention a pour objet un outil de coupe rotatif à-tailler des rainures qui comprend un corps ou porte-outil en forme de disque;-une série d'organes de cou- pe repartis sur la périphérie de ce disque et sur ces orga- nes de coupe des moyens pour réduire la largeur-des copeaux au moment de leur formation pendant la taille des rainures dans les pièces. Pour augmenter au maximum le nombre des organes de coupe disposés sur la périphérie du disque, on donne à- l'organe de coupe, un profil nouveau qui oblige le copeau à s'enrouler en serpentins compacts et serrés,,de sorte que il n'occupe qu'un minimum d'espace sur la périphérie de l'outil. L'outil rotatif utilise des plaquettes ou dents rapportées qui, dans une forme préférée de réalisation, sont retenues dans le disque-support par les caractéris- tiques géométriques de ce support et de l'organe rapporté, ce qui supprime la nécessité de prévoir des moyens de serrage spéciaux. Le support comprend des logements en forme de mâ- choires destinés à recevoir les organes rapportés, le con- tour du logement épousant le contour du support. En-outre, chaque logement peut comprendre un cliquet à ressort qui se loge dans un évidement formédans la plaquette rapportée de sorte que, lorsque celle- ci est mise en place dans le support, elle est'bloquée et ne-peut être enlevée qu'au moyen d'un outil conçu pour cette opération. L'outil de coupe ne comporte donc pas de moyens-de serrage suceptibles -2471243 -- d'exiger une épaisseur minimum du support ou de prendre un espace précieux sur la périphérie de l'outil. Les organes de coupe ou plaquettes rapportés sont profilés de-manière-à conformer les copeaux de façon que la largeur de chacun d'eux soit inférieure à celle de l'arête tranchante de l'organe de coupe. Ce profil est de préférence réalisé sous la forme de nervures situées-sur la face d'attaque de l'organe de-coupe et faisant partie de cet- te face d'attaque, afin de conformer le copeau immédiatement après sa découpe par l'arête tranchante rectiligne de l'organe de coupe. En conformant le copeau alors qu'il pos- sède encore le maximum de malléabilité, on utilise un minimum de puissance. Les contraintes exercées sur le copeau formé obligent ce dernier à s'enrouler et à prendre la forme d'une hélice serrée. - En outre, la face d'attaque de chaque organe de coupe est éloignée de la surface de serrage supérieure de cet organe et espacée de cette dernière surface par une face de guidage du copeau qui est inclinée par rapport à la face d'attaque. Des échancrures sont formées dans le corps ou sup- port de l'outil de coupe, entre les organes de coupe rappor- tés pour recevoir le copeau hélicoidal. Le début de cette échancrure a la même orientation angulaire que la partie de guidage du copeau de l'organe de coupe ce qui facilite l'éli- mination du copeau pendant l'opération de coupe. Par ailleurs, pour permettre de monter un plus- grand nombre d'organes de coupe rapportés par unité de lon- gueur circonférentielle, des fentes sont aménagées dans le support en forme de disque pour réduire les allongements ou compressions dus aux-contraintes engendrées par l'enfonce- ment des organes rapportés dans les logements de ce support. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement au cours de la description qui va suivre, de mode de réalisation représenté aux dessins an- nexés, et donnés uniquement à titre d'exemple, la Fig. 1 est une vue en perspective d'un outil rotatif.; la Fig. 2 et 3 sont des vues en perspective d'un logement de plaquette et d'une plaquette, selon deux formes de réalisation de l'invention, dans lesquelles les logements ont des surfaces concaves ou convexes et les plaquettes des surfaces complémentaires la Fig 4 est une vue en perspective d'une forme de réalisation d'une clé de déblocage; la Fig. 5 est une vue en perspective d'une pla- quette de coupe profilée, qui comprend deux nervures latéra- les de la mise en forme du copeau., la Fig. 5a montrant la forme du copeau obtenu la Fig. 6 est une vue en perspective d'une pla- quette de coupe profilée qui comprend une nervure centrale surélevée assurant la mise en forme du copeau, la Fig. 6a montrant la forme du copeau obtenu; la Fig. 7 est une vue en perspective d'tune pla- quette de coupe comprenant deux nervures latérales et-une nervure centrale située entre les nervures latérales, ces nervures étant destinées à la mise en forme du copeau, tandis que la Fig. 7a montre la forme du copeau obtenu; la Fig. 8a, 8b et 8c montrent chacune une varian- te de réalisation du logement, comportant un encliquetage à ressort pour assurer la retenue les Fig. 9a, 9b et 9c montrent chacune une pla- quette de coupe suivant l'invention présentant un évidement prismatique pour sa retenue dans le logement au moyen du cli- quet à ressort. L'invention se rapporte aux outils de coupe ro- tatifs à tailler des rainures, destinés à former des rainures à tronçonner la matière. L'outil représenté comprend deux par- ties, dont l'une est constituée par un porte-outil 1 ayant la forme d'un disque et présentant des évidements 3 destinés à recevoir la deuxième partie, laquelle est contituée par des plaquettes ou dents de coupe rapportées 8 à jeter après usa- ge. Les plaquettes de coupe sont généralement en carbure de tungstène. Bien que des plaquettes rapportées amovibles soient représentées, il va de soi que l'invention s'appli- que également aux plaquettes ou dents de coupe venues de matière avec le disque ou fixées définitivement sur ce. der- nier. Le corps ou porte-outil 1 est généralement cons- titué par un disque métallique relativement mince, ayant deux surfaces espacées qui lui donnent une épaisseur inférieure à la largeur de la coupe qui doit être effectuée par les organes de coupe 8. Dans la partie centrale du corps est mé- nagée une ouverture 23 par laquelle ce corps peut être monté sur un arbrerotatif. Il est classique de former une rainure de clavette dans cette ouverture pour claveter le disque sur l'arbre. Des logements 3 de plaquettes de coupe corres- pondent à la forme des plaquettes 8. Au-dessus de chaque lo- gement est ménagée une échancrure 17 qui reçoit les copeaux d'une façon qui sera décrite plus complètement dans la suite. La forme de la section droite des mâchoires 4a et 4b de cha- que logement est un V convexe dans l'exemple de réalisation de la Fig.2 et un V concave dans la forme de réalisation de de la Fig. 3. A l'extrémité de chaque logement est formée une cavité de déblocage 6. Une clé ou un outil 15 comprend un manche 14 et un levier 16 qui est engagé dans la cavité de déblocage 16 pour éjecter du porte-outil la plaquette de coupe rapportée maintenue sans bridage. Le disque est muni de fentes curvilignes allon- gées telles que la fente 2, situées entre les logements à la périphérie du disque et se dirigent vers l'ouverture cen- - trale. Les fentes 2 assurent une variété de fonctions, com- me par exemple la compensation des différences de contrainte et de déformation engendrées dans le porte-outil pendant l'o- pération de coupe. Les fentes 2 ont également pour effet d'ac- croître l'élasticité du disque et de permettre de monter un plus grand nombre de plaquettes de coupe sur le porte-outil. Des moyens sont prévus pour bloquer chaque pla- quette de coupe rapportée en Piace pendant l'opération de coupe et également pour éviter que ces plaquettes ne se dé- tachent sous l"effet des forces centrifuges qui agissent sur elles. Plus particulièrement, la géométrie de la plaquette de coupe et du logement retient cette plaquette de coupe dans le logement pendant le fonctionnement, en dépit des forces impor- tantes qui s'exercent sur elle. Cette géométrie comprend la forme générale en coin des plaquettes rapportée, qui compor-- tent des surfaces de retenue prismatiques ou à plans multi- ples 10a, lOb, 11a, llb (Fig. 2 et 3), et des surfaces de re- tenue complémentaires également en forme de coins, 5a, 5b,- 7a, 7b, respectivement, des logements. Les plaquettes rappor- tées sont encastrées dans les logements 3 du porte-outil par une force d'enfoncement. Les forces qui agissent sur une plaquette rappor- tée montée dans un outil de coupe rotatif comprend les efforts de coupe, les forces qui agissent pour retenir cette plaquette rapportée et la force centrifuge qui résulte du mouvement rotatif de l'outil. Etant donné que l'action de coupe est in- termittente dans les outils rotatifs, il est particulièrement important de faire en sorte que chaque plaquette de coupe soit retenue dans son logement avec sécurité. Dans cet outil, la plaquette rapportée n'est pas retenue-par des organes de ser- rage extérieurs mais par desifferces de coincement. Lorsque la plaquette rapportée qui présente la forme d'un coin, est enfoncée entre les machoires du logement du disque, qui sont également en forme de coin, des forces perpendiculairement à ces mâchoires sont appliquées. Ces forces orientées perpendi- culairement engendrent des forces de friction qui retiennent la plaquette rapportéemême lorsqu'ont cessé les forces utili- sées pour la mettre en place dans son logement. Il est bien connu que, la force d'enfoncement restant inchangée, plus l'angle du coin X (Fig. 1) est petit, plus la valeur des forces orientées normalement est grande et plus, par conséquent, les forces de retenue par friction croissent. Par conséquent, lorsqu'on réduit l'an- gle du coin 4, la fiabilitéde la retenue de la plaquette rapportée croît en raison de l'augmentation de-son coincement dans son logement. Toutefois, la diminution de l'angle du coin est limitée parce que les forces orientées perpendicu- lairement développent dans la masse du porte-outil des con- traintes mécaniques qui peuvent provoquer sa-rupture. La réduction de l'angle de coin est donc limitée. Dans les ou- tils suivant l'invention, on a constaté que l'intervalle des valeurs optimales de l'angle -- (Fig.l) est de 9 + 2 la valeur optimale réelle dépendant des caractéristiques des matériaux dont l'outil et-les plaquettes rapportées sont faits. En variante, la plaquette rapportée comporte des moyens tels que des évidements 25a, 25b et 25c destinés à recevoir des organes de retenue tels que des cliquets de retenue 24a, 24b et 24c. la géométrie des plaquettes rapportées et du disque qui comprend les surfaces de retenue permet donc aux plaquettes de coupe de rester solidement en place quel- le que soit la valeur des efforts de coupe. Pour déloger les plaquettes rapportées, il est nécessaire d'exercer, à partir de la partie 6 du logement des forces supérieures aux forces de retenue agissant par friction. Les surfaces concaves 10a et 10b présentant un avantage comparativement aux surfaces convexes lla, 11b Iors- que les plaquettes rapportées sont en carbure de tungstène et qu'on crée des contraintes excessives dans l'outil. La plaquette rapportée se brise avant le logement ménagé-dans le disque, ce qui sauvegarde ce dernier. De- même, les for- mes prismatiques garantissent la stabilité de la plaquette rapportée dans le disque par rapport aux forces latérales, spécialement lorsqu'on utilise des plaquettes rapportées à droite ou à gauche alternativemen2 - Dans sa partie avant la plaquette rapportée comporte une arête. tranchante 12 suivie d'un organe de mi- se en forme du copeau 13 qui:(1)inetlecopeau de manière à réduire sa largeur (Fig. 7a) comparativement à la largeur de la rainure: (2) forme une crête qui rend le copeau plus rigide et (3) oblige, le copeau à s'enrouler. Des ner- vures formées sur la plaquette de coupe rapportée telles que des nervures formées sur la plaquette de coupe rapportée telles que les nervures 18a, 18b, débutent à une faible distance de l'arête tranchante de sorte que le copeau est mis en forme à un moment o il est encore chaud par suite. de l'opération de coupe et, par conséquent, encore dans un état extrêmement malléable, ce qui réduit notablement l'énergie consommée pour la mise en forme du copeau. Par ailleurs, la position des nervures introduit dans les co- peaux des contraintes qui les obligent à se déformer pour prendre la forme d'une hélice serrée.- Lorsque l'hélice du copeau s'agrandit, elle s'élève le long de la face de la plaquette de coupe et, en particulier, le long d'une partie inclinée 26 entre la partie 13 de mise en forme du copeau et la surface de re- tenue supérieure, telle que la surface IQa ou la surface lia. Les surfaces ou échancrures 17 se comportent comme des prolongements de la surface de guidage 26 lorsque l'hélice du copeau se déplace et facilitent l'évacuation du copeau de la pièce. Ainsi que le montrent les dessins, la partie 13 de formation du copeau comprend un plat 22 de face d'at- taque et les nervures 18a, 18b et 20, dans les formes de réalisation représentées sur les Fig. 5 à 7. Par exemple, sur la Fig. 5, la partie de mise en forme du copeau comprend le plat de face d'attaque 22 qui mène à un creux 19 délimi- té par deux nervures latérales surélevées 18a et 18b. Le copeau conforme par la partie de mise en forme de l'outil de la Fig. 5 est représenté en coupe sur la Fig. 5a La Fig. 6 montre une partie. de mise en forme de copeau comprenant un plat 22 de face d'attaque qui est prolongé par une nervure centrale surélevée 20 et des sur- faces planes 21a et 21b de part et d'autre de la nervure 20. Le copeau formé par la partie de mise en forme du co- i peau de la Fig. 6 est représenté sur la Fig. 6a. La Fig. 7 montre un élément de mise en forme du- copeau qui comprend à la fois une nervure centrale 20 et deux surfaces plates. 19a et 19hb délimitées par des nervures latérales espacées. Les copeaux mis en forme par la partie de mise en forme de la Fig. 7 sont représentés sur la F!ig..7a qui montre également la pièce pour faire ressortir-l'étroites- se du copeau à la largeur de la rainure de la pièce. La caractéristique commune aux parties de mise en forme du copeau des plaquettes de coupe est que toutes ces parties de mise en forme ont pour effet de conformer le co- peau immédiatement après l'opération de coupe, de telle fa- çon qu'il soit plus étroit que la largeur de la rainure en cours de taille. Par ailleurs, le copeau est mis sous la forme d'un enroulement serré. En conséquence on dispose d'un dispositif dans lequel le copeau est mis en forme avec une consommation de puissance minimum, par un outil de taille de rainure rota- tif muni d'organes de coupe auto-bloquantes. R EVE N D I C A T I O N S 1. Outil de coupe rotatif à tailler des rainures,. caractérisé en ce qu'il comprend: un corps (1) en forme de disque, des organes de coupe (8) disposés le long de la périphérie de ce disque, et des moyens (13) de mise en forme du copeau prévus sur chaque organe de coupe-pour profiler le copeau au fur et à mesure de sa découpe lors de la taille d'une rainure dans une pièce. 2. Outil de coupe rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de coupe (8) sont d'une seule pièce avec le disque (1). 3. Outil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de coupe (8) sont fixes définitivement au disque (1). 4. Outil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de coupe (8) sont fixés au disque (1) de façon amovible. 5. Outil suivant l'une des revendications 1 à 4, carac- térisé en ce que les organes de coupe (8) comportent une face d'attaque supérieure portant les moyens (13, 18, 19, 20, 21) de mise en forme du copeau, une face en dépouille qui part de la face d'attaque supérieure, une arête tran- chante (12) à la jonction entre la face d'attaque supé- rieure et la face en dépouille, un plat (22) entre l'arête tranchante (12) et les moyens (13,18 à 21) de mise en forme du copeau, et en ce que les moyens (13) de mise en forme du copeau comprennent une ou plusieurs nervures (18a, 18b, 20) qui, sur la face d'attaque supérieure par- tent du plat et s'éloignent longitudinalement de l'arête tranchante (12). 6. Outil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chaque face d'attaque comporte deux nervures espa- cées (18a, 18b) placées l'une à l'opposé de l'autre. 7. Outil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la face d'attaque-comporte une nervure unique (20) entre deux nervures latérales opposées. 8. Outil suivant la revendication 5, caractérisé -247'1243 en ce que la face d'attaque supérieure comporte deux nervures espacées, disposées l'une à l'opposé de l'autre, et une nervure centrale entre ces deux nervures latérales. 9. Outil suivant l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'autoblocage pour assurer le blocage automatique des organes rapportés (8) dans le disque (1). 10. Outil suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens d'autoblocage comprennent des organes rapportés (8) en forme de coin (1) des logements (3), en forme de coin ménagés dans le-disque etayant une forme appropriée pour recevoir les organes rapportés. 11. Outil suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les logements (3) en forme de-coin et les organes de coupe rapportés (8) en forme de coin comprennent des surfaces (10a, lob, 5a, 5b;-7a, 7b, lia, Ilb) respec- tivement concaves et convexes qui s'emboîtent les unes des autres. 12. Outil suivant l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'angle de coin () des logements en forme de-coin est de l'ordre de 9 + 2 . 13. Outil suivant l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que des cliquets (24) font saillie sur les logements (3) pour retenir les organes de coupe rappor- tés (8)sur le disque (1). 14. Outil suivant la revendication 13, caractérisé en ce que chaque organe de coupe rapporté (8) comporte sur une surface un creux (25) de réception d'un cliquet (24). 15. Outil suivant l'une des revendications 4 à 14, caractérisé en ce que chaque organe de coupe rapporté (8) comporte une surface (26) d'appui du copeau qui se dirige vers le haut à partir de la face d'attaque supérieure de cet organe de coupe et est inclinée d'un certain angle par rapport à cette face; - 35.16. Outil suivant l'une des revendications 4 à 15, caractérisé en ce que l'outil comprend des surfaces (17) d'évacuation des copeaux qui prolongent des surfaces (26) d'appui du copeau des organes de coupe (8) et sont paral- *lèles à ces surfaces d'appui. 17. Outil suivant l'une des revendications 4 à 16, caractérisé en ce que le dispositif (1) comprend des fentes (2) destinées à accroître son élasticité. 18. Outil suivant l'une des revendications 5 à 16, caractérisé en ce que des fentes sont ménagées entre les logement et se dirigent vers le centre du disque (1). 19. Outil de coupe rotatif pour tailler des rainures caractérisé en ce qu'il comprend un corps en forme de disque (1), une série de logements (3) ménagés à la péri- phérie- de ce corps, des organes de coupe rapportés (8) montés dans ces logements et des fentes percées dans le corps de l'outil, entre les rayons qui coupent les logements et s'étendent jusqu'à la périphérie extérieure du disque. 20. Outil suivant la revendication 19, caractérisé en ce que les organes de coupe rapportés (8) comprennent des moyens (13) de mise en forme des copeaux. 21. Outil suivant les revendications 19 et 20, carac- térisé en ce que les organes de coupe rapportés (8) sont autobloquants.