Brevet FR2468722A1 — publié le 19810508

La présente invention se rapporte à une dent perfectionnée pour outil de coupe et à un procédé perfec- tionné pour retenir une mise rapportée dans une encoche ménagée dans la tête métallique ou équivalent d'une dent d'outil. Dans le présent mémoires y compris dans les re- vendications, on entendra par dent la partie travaillante de l'outil de coupe, qui est généralement constituée par une pièce rapportée sur le corps de l'outil. L'invention concerne plus particulièrement une dent d'outil de perfo- ratrice comportant une mise en carbure retenue dans une encoche de la tête de cette dent par une goupille conique disposée en prise par friction et bloquée avec la surface inférieure de la mise en carbure. Dans le présent mémoire, y compris dans les revendications on considèrera l'acception du qualificatif conique comme étendue aux formes tronconiques, pyramida- les ou en tronc de pyramide et à toutes les formes inter- médiaires. On trouve dans la technique antérieure une gran- de diversité d'exemples d'outils de coupe. Dans certaines applications, par exemple dans les outils pour l'exploita- tion des mines, on a constaté qu'il était avantageux d'in- corporer des pointes coupantes telles que des mises en carbure à l'extrémité tranchante des outils de coupe. Par exemple, Xe brevet des E.U.A. 3 820 849 décrit l'utilisa- tion de pointes en carbure dans les perforatrices pour le rocher. Ces pointes en carbure sont également décrites dans l'ouvrage Fulîfacer Tunnelling Machines, Atlas Copceo de Juin 19759page 10. Cette brochure explique que le pro- cédé classique de fixation d'une pointe du mise en carbure en place sur le corps d'une dent d'outil de perforatrice s'effectue par brasage. La technique antérieure décrit de nombreux pro- cédés et dispositifs qui peuvent 4tre utilisés pour rete- nir des pointes coupantes en position sur des outils de coupe. Le brevet des E.U.A. 1 143 275 décrit ltutilisa- tion d'un dispositif travaillant par serrage. Le brevet des E.U.A. 2 326 908 décrit des vis ou boulons qui peuvent 8tre utilisés pour tenir en place des segments de dents de perforatrices. Le brevet des E.U.A. 3 143 177 décrit une mise en carbure collée sur une face d'une dent dtou- til. Le brevet des E.U.A. 3 271 080 décrit l'utilisation d'une pince à ressort pour exercer une force de retenue sur une dent d'outil de coupe et l'utilisation d'une gou- pille pour neutraliser cette force lorsqu'on doit rempla- cer ou avancer la dent. Le brevet des E.U.A. 4 067 294 décrit l'utilisation générale d'une lame placée à force en bonne position dans un élément de base par déplacement latéral du moyen d'une goupille cylindrique. Les dispositifs et appareils de fixation de la technique antérieure n'ont malheureusement pas la simpli- cité nécessaire pour permettre d'exécuter rapidement le remplacement des mises rapportées. Par ailleurs, ces dis- positifs de la technique antérieure exigent des opérations auxiliaires telles que les opérations de serrage, boulon- nage, tension d'un ressort et vissage qui, non seulement, sont longues à exécuter mais, an outre, impliquent une dépense de construction additionnelle. Ces dispositifs de la technique antérieure ainsi que d'autres exigent l'utilisation de clés, tournevis et autres outils auxi- liaires qui peuvent être difficiles à mettre en place, à pousser et à tourner, notamment dans l'environnement de travail dans lequel les outils de coupe sont utilisés. Il est également facile de comprendre que les nouvelles conceptions perfectionnées et les développements technologiques que l'on rencontre dans le domaine du ma- tériel pour l'exploitation des mines et la perforation du rocher conduisent à l'utilisation d'outils de plus en plus importants. On s'attend à ce que cette tendance à l'utilisation d'outils plus gros et plus robustes se poursuive dans l'avenir. Les mises facilement interchangeables et effi- caces, présenteront donc des avantages uniques dans les gros outils de l'avenir. Il est donc souhaitable de réaliser une nouvelle pointe perfectionnée pour outils de coupe qui soit de nature telle qutune mise d'outil de coupe puisse être fixée en position au moyen d'une goupille conique, qui soit d'une construction relativement simple, qui permette de changer rapidement ces mises et permette m9me le rem- placement des pointes des outils de coupe sur place. L'invention a pour objet une dent pour outil de coupe qui comprend un corps métallique possédant une partie supérieure ou t9te dans laquelle est ménagée une encoches une mise d'outil de coupe disposée dans l'encoche et une goupille conique logée dans une ouverture conique ménagée dans la t8te et en prise par friction et bloquée avec la surface inférieure de la mise.. Parmi les avantages de l'invention, on peut citer la réalisation d.'une nouvelle dent perfectionnée pour outil de coupe qui se distingue par la simplicité de sa construction. Un but de l'invention est de réaliser une nou- velle dent pour outil de coupe dans lequel la mise rap- portée est maintenue en position sans utilisation de boulons, goupilles filetées, dispositifs de serrage, res- sorts, vis ou organes équivalents mais au contraire par une prise par friction et bloquée entre une unique goupil- le conique et la mise. Un avantage de l'invention consiste dans la réa- lisation d'une dent dans laquelle une mise en carbure peut 9tre mise en place facilement et efficacement par l'enfoncement d'une goupille conique en prise par fric- tion avec la surface inférieure de cette mise et extraite tout aussi. facilement et efficacement par l'expulsion de cette goupille. Ces opérations de mise en place et d'ex- traction peuvent Otre exécutées commodément à l'aide d'un marteau ou autre instrument analogue au moyen duquel on applique une force sur la tête de grand diamètre de la goupille pour mettre cette dernière-en place et sur ltex- trémité de petit diamètre de la goupille pour l'expulsion Un autre avantage de l'invention consiste en ce que, comparativement aux dispositifs de la technique antérieure dans lesquels on doit tout d'abord nettoyer les mécanismes de blocage auxiliaires tels que les brides, boulons et vise avant de pouvoir engager une clé, un tour- nevis ou équivalent, pour effectuer la dépose de l'objet serré ou boulonnés la fixation à goupille suivant l'in- vention n'exige aucun nettoyage pour l'enlèvement de la mise. Un autre avantage de l'invention consiste dans la réalisation d'une dent pour outil de coupe qui permet de remplacer les mises sur place. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donné uniquement à titre d'exemples la figure 1 est une vue en perspective en par- tie en coupe d'une dent rapportée d'outil de coupe sui- vant l'invention; la figure 2 est une vue en élévation de côté et en partie en coupe de la dent représentée sur la figure 1; la figure 3 est une vue en élévation avant et en partie en coupe de la dent représentée sur la figure 1; les figures 4 à 6 sont des vues en perspective de variantes de goupilles coniques suivant l'invention. -Les figures 1, 2 et 3 des dessins représentent une forme préférée de réalisation d'une dent d'outil de coupe suivant l'invention. Il sera évident qu'un grand nombre d'outils pour le rocher et pour la mine peuvent utiliser la dent d'outil suivant l'invention et que l'in- vention ne doit aucunement être considérée comme limitée à l'exemple illustré par les dessins. Ainsi qu'on l'a indiqué sur les dessins, l'outil de coupe comprend une dent ou tête désignée dans son ensemble par la référence , La dent 10 est normalement métallique et de préférence faite d'acier forgé et usiné aux cotes voulues, La dent comprend normalement une partie supérieure 12 consti- tuant le corps et une partie d'ancrage 14 qui est d'une seule pièce avec le corps. La partie d'ancrage 14 est normalement étudiée et construite pour Otre montée sur un disque de grand diamètre qui fait partie d'une machine de creusement. On connait dans la technique diverses for- mes d'ancrages, y compris l'ancrage en T représenté. La partie supérieure ou le corps 12 de la dent de coupe 10 prise comme exemple et représentée sur le dessin se prolonge vers le haut par rapport à la par- tie d'ancrage 14 avec une configuration de forme générale rectangulaire, cette partie comprenant une paroi termina- le avant 16, une paroi arrière 14, une paroi terminale supérieure 20 et des parois latérales 22. A la jonction entre la paroi terminale supéri- eure 20 et la paroi terminale avant 169 ou dans la région de cette jonction, est ménagée une encoche 24. L'encoche 24 est ouverte sur au moins l'une des deux parois latéra- les 22 et, dans une forme de construction préférée, elle s'étend d'une paroi latérale 22 à l'autre paroi latérale 22 en traversant la partie supérieure 12 de la dent 10. L'encoche est définie par une base 28, une surface inter- ne supérieure 30 et une surface interne inférieure 32. La base 28 et les surfaces internes 30 et 32 de l'encoche sont de configuration générale plane. L'encoche 24 est à contre-dépouille dans la dent suivant l'invention. On entend par cette expression que l'ouverture 26 qui définit la distance séparant la paroi terminale supérieure 20 de la paroi terminale avant 16 au niveau de l'encoche 24 est plus petite que la distance latérale correspondante mesurée au niveau de la base de cette encoche 24. Dans une forme de construction préférée représentée sur le dessin, on a conféré à l'encoche 24 une forme à contre-dépouille en donnant à la dent une configuration présentant un angle a ou b de moins de 900 entre la base 28 et chacune des surfaces internes 30 et 32. On a constaté que la formation d'un tel angle, a ou b compris entre 70 et moins de 900 peut être appropriée pour les outils de perforatrices et équivalents et que les angles compris entre 80 et 850 sont préférables. Il sera évident pour l'homme de l'art que l'on peut égale- ment prévoir des surfaces internes arrondies, (non repré- sentées) pour obtenir une encoche à contre-dépouille 24 suivant l'invention, pourvu que ces surfaces arrondies donnent naissance à une ouverture 26 possédant une dis mension latérale inférieure à la dimension de la base de l'encoche 24. Pour obtenir cette relation entre les dimensions de l'encoche à contre-dépouille, la base de l'encoche doit 8tre considérée comme la partie située au-dessous de l'ouverture 26 et elle ne doit pas néces- sairement 9tre limitée à la partie extrgme inférieure de l'encoche 24. Dans la partie centrale de la dent 10 suivant l'invention, est ménagé un trou 34 qui part d'une paroi terminale supérieure 20 et débouche à travers cette paroi. Dans la construction préférée représentée sur le dessin, le trou 34 débouche dans la paroi terminale avant 16 et se rétrécit uniformément vers l'intérieur à partir de cette paroi Jusqu'à la paroi terminale supérieure 20. Il va de soi que cette disposition peut 8tre inversée et que le trou peut au contraire se rétrécir de la paroi terminale supérieure 20 vers la paroi terminale avant 16. L'angle de pente ou de conicité c du trou 34 est inférieur à 5 et de préférence compris entre 1 et 30. L'axe lon- gitudinal du trou conique doit être à peu près parallèle à la base plane 28 de l'encoche 24. L'axe longitudinal du trou conique 34 et la base plane 28 de l'encoche 24 sont de préférence parallèles avec une tolérance de minutes d'angle. Le trou 34 qui se rétrécit vers l'intérieur à travers la partie centrale du corps supérieur 12 de la dont d'outil suivant l'invention forme une intersection au moins avec la partie centrale de la base plane 28 de l'encoche 24. De cette façon, le trou 34 et l'encoche 24 se coupent au niveau de la base 28 de l'encoche 211 de façon à établir une communication physique entre ce trou et cette encoches pour des besoins qui seront expliqués en détails ci-après. Une mise rapportée d'outil de coupe 40 telle qu'une mise en carbure est disposée dans l'encoche 24 de la dent suivant l'invention, L'encoche 24 et la mise possèdent des dimensions complémentaires, ainsi qu'il est habituel dans la technique, pour réaliser un ajuste- ment sans jeu. Pour placer la mise 40 dans l'encoche à contre-dépouille 24, il va de soi que l'on doit la mettre en place en la glissant latéralement de façon que la sur- face inférieure 42 de cette mise 40 soit appliquée contre la base 28 de l'encoche 24, qu'une première paroi 44 soit disposée contre la face interne supérieure 30 de l'enco- che 24 et qu'une deuxième paroi 46 soit disposée contre la face interne inférieure 32 de l'encoche 24. Dans la forme préférée de réalisation, les surfaces de la mise 40 et de l'encoche 24 qui viennent d'vtre citées sont sensiblement planes. Ainsi qu'il est habituel dans la technique des mises rapportées 40 pour outils de coupe, la première et la deuxième parois 44 et 46 de la mise se prolongent à l'extérieur de l'encoche 24 en tra- versant V'ouverture 26 de cette encoche pour converger et former une arête coupante 48. Les parois latérales 52 et 54 de la mise rapportée 40 sont de préférence pla- nes et sont à peu près à l'affleurement des parois la- térales 22 du corps supérieur 12 de la dent 10, ou à peu près dans le même plan que ces parois latérales. Une goupille conique 60, de préférence à section 2468 22 circulaire, est logée dans le trou 34 de la tête 10. Cette goupille 60 présente un angle de conicité de-moins de 50 Il est facile de comprendre que la goupille conique 60 est de préférence construite avec une conicité et une section sensiblement égales à la conicité et à la section du trou 311. Bien que cette forme de section circulaire soit préférée, il va de soi que diverses configurations à section polygonale présentant une conicité ou pente longitudinale de moins de 50 peuvent également Otre adop- tées pour le trou 34 et la goupille 60 suivant l'inven- tion. Diverses variantes de formes de goupilles sont représentées sur les figures 4 à 6. Il va de soi que la configuration du trou 34 et celle de la goupille 60 doi- vent être complémentaires l'une de l'autre dans tous les cas. Par enfoncement, la goupille 60 logée dans le trou 34 peut être mise en prise par friction et bloquée avec au moins environ 50 % de la surface inférieure libre 42 de la mise rapportée 40. Cette mise en prise peut fa- cilement 9tre obtenue au moyen d'un outil auxiliaire tel qu'un marteau. En frappant la tete 62 de la goupille 60 dans le sens de l'effilement de la goupille, on enfonce la goupille 60 dans le trou 34 de la dent de l'outil. En m8me temps, la goupille 60 est mise en contact avec la surface inférieure libre 42 de mise rapportée 40 de sorte que, lorsque la goupille 60 est bloquée en position dans le trou 34, la mise rapportée 40 se trouve repoussée à force vers le haut et vers l'extérieur pour s'appuyer contre les surfaces internes supérieure et inférieure 30 et 32 de l'encoche 24. On a constaté que l'enfoncement de la goupille 60 dans ce trou était de nature à retenir la mise rapportée 40 en bonne position et à l'empocher de s'en dégager pendant toaute sa durée utile. Plus parti- culièrement, la dent d'outil suivant l'invention est équipée d'un mécanisme de blocage à goupille conique qui n'exige pas de brasage de la mise rapportée sur la dent. Il est évident qu'avec ce mécanisme de blocagele temps et le coût de la pose et du remplacement sont considéra- blement réduits. Dans la dent d'outil suivant l'invention, la goupille conique 60 est efficacement enfoncée dans le trou 34 et appuyée contre la face inférieure 42 de la mise rapportée 40 ou, dans une forme préférée de réalisation, dans une gorge 50 ménagée dans la face inférieure 42 de la mise rapportée 40. Lorsque par enfoncement, la goupille a été mise en prise par friction et par assemblage bloqué avec la mise rapportée 40, la goupille reste en position en résistant à toutes les forces à la seule exception d'une force dirigée longitudinalement le long de l'axe de la goupille, de l'extrémité de petit diamètre 63 vers l'extrémité de grand diamètre 62 de cette goupille, Pen- dant le fonctionnement de l'outil de coupes les forces qui s'exercent sur la mise rapportée 40 peuvent être extrêmement grandes mais ces forces s'exercent directe- ment sur les surfaces de la mise 40, normalement sur la surface qui se trouve à l'affleurement de la face termi- nale avant 16 de la dent de l'outil de coupe. Ces forces sont absorbées par le corps de la dent et n'affectent pas la position de la goupille 60 qui bloque la mise rapportée 40 en position. Les opérations de dépose de la mise rapportée et de remplacement de cette mise dans la dent d'outil de coupe suivant l'invention sont plus simples que celles qu'indique la technique antérieure. Le fait que la mise rapportée 40 n'a pas à être fixée en position. par brasage facilite son remplacement. En frappant la goupille coni- que 60 à son extrémité de petit diamètre, qui est à l'op- posé de la tête 62 de cette goupille, on la déloge du trou 34, Dans une forme préférée de réalisation de l'in- vention, la goupille 60 possède une longueur suffisante pour que son extrémité 63 de petit diamètre fasse légère- ment saillie au-delà de la paroi terminale supérieure 20, ceci en vue de faciliter l'extraction de cette goupille. Dans unevariante, on peut avoir à utiliser un chasse- goupille pour atteindre l'extrémité de petit diamètre de la goupille 60, qui se trouve en retrait par rapport à la paroi terminale supérieure 20. Lorsqu'on frappe l'extrémité de petit diamètre de la goupille 60 avec un marteau ou un outil auxiliaire, on déloge cette gou- pille et la mise rapportée 40 est alors libérée de sa prise par friction et bloquée avec cette goupille. Il est donc facile de comprendre que la dent d'outil suivant l'invention facilite le remplacement des mises rapportées en carbure 40 sur le lieu de travail, par exemple dans une mine ou un tunnel, On n'a donc pas à jeter la dent toute entière lorsqu'il suffit de remplacer la mise rapportée 40. Dans la plupart des applications, on n'a pas à séparer la dent du disque de l'outil ni à évacuer la machine ou l'outil du site de travail pour remplacer la mise rapportée 40. Cette simplicité de cons- tructions combinée avec la fiabilité éprouvée du mécanis- me de blocagequi sont caractéristiques de la dent d'ou- til de coupe suivant l'invention, représentent un progrès important et commercialement acceptable apporté à la technique des outils pour le rocher et l'exploitation minière. Dans une forme préférée de construction de la dent d'outil de coupe suivant l'invention, une partie de la surface inférieure 42 de la mise rapportée 40 peut être creusée pour former dans la mise rapportée 40 une gorge 50 qui correspond sensiblement à la configuration de la goupille 60 et forme un logement profilé pour cette goupille. Il va de soi que cette gorge 50 peut assurer une meilleure protection contre les déplacements latéraux de la mise rapportée 40 pendant son utilisation dans certaines applications aux travaux de creusement et d'ex- ploitation minière. Lorsque cette gorge 50 est prévue, une partie supérieure du trou 34 doit généralement se trouver dans le m9me plan horizontal et vertical que cette gorge 50. Bien entendu, diverses modifications pourront 9tre apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. RE V E N D I C A T I 0 N S 1 - Dent d'outil de coupe caractérisée en ce que la partie supérieure ou le corps de cette dent com- prend: (a) une encoche possédant une bases une première surface interne et une deuxième surface interne dont chacu- ne part de la basé, les angles définis entre la base et chacune des surfaces internes étant inférieurs à 90e, l'en- coche s'étendant d'une surface latérale du corps de la dent à l'autre surface latérale de ce corps et l'encoche étant ouverte à son extrémité opposée à sa base, (b) un trou de forme générale cylindrique qui part d'une paroi de ladite partie supérieure de la dent et débouche dans cette paroi, ce trou se rétrécissant suivant une forme conique à partir de son orifice de débouché avec une pente de moins de 5O1 l'axe longitudinal du trou étant sensiblement parallèle à la base de l'encoche et au moins une partie supérieure du trou formant une intersection avec une partie centrale de la base de l'encoche, (c) une mise rapportée disposée dans l'encoche, cette mise-trapportée présentant une sur- face inférieure disposée contre la base de l'encoche, une première paroi disposée contre la première surface in- terne de l'encoche et une deuxième paroi disposée contre la deuxième surface interne de l'encoches la première et la deuxième surfaces de la mise rapportée se prolongeant à l'extérieur de l'encoche, en traversant l'ouverture de cette encoche, pour converger et former une argte tranchante, et (d) une goupille conique dont la sur- face forme une pente de moins de 50 avec son axe longi- tudinal, cette pente ou conicité étant sensiblement éga- le à la pente oucoonicité du trou et cette goupille pos- sèdant des dimensions de section sensiblement égales à celles du trou, la goupille étant disposée dans le trou en prise par friction et bloquée avec au moins 50 % de la surface inférieure de la mise rapportée qui est en communication avec le trou à l'intersection entre ce trou et la base de l'encoche. 2 - Dent suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que le trou et la goupille présentent une pente ou conicité de I à 3 . 3 - Dent suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que l'axe longitudinal du trou conique et la base plane de l'encoche sont parallèles avec une toléran- ce de moins de 15 d'angle. 4 - Dent suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que la mise rapportée est en carbure. - Dent suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que la mise rapportée présente une gorge lon- gitudinale creusée dans sa surface inférieure, le long de cette surface et dans laquelle la goupille est dispo- sée en prise par friction et bloquée. 6 - Dent suivant la revendication 1, caracté- risée en ce qu'elle comprend une partie d'ancrage desti- née à 9tre montée dans un disque d'outil de coupe. 7 - Dentsuivant la revendication 6, caracté- risée en ce que la partie d'ancrage est d'une seule pièce avec la partie supérieure de l'outil. 8 - Dent suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que les parois latérales de la mise rapportée sont sensiblement à l'affleurement des parois latérales de la partie supérieure de la dent. 9 - Dent suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que les angles formée entre la base et chacune des surfaces internes de l'encoche sont compris entre 70 et moins de 90 . 10 - Dent suivant la revendication 1, caracté; risée en ce que les angles formés entre la base et cha- cune des surfaces internes de l'encoche sont compris entre et 85 . il - Dent suivart la revendication 5, caracté - risée en ce que la gorge longitudinale ménagée dans la surface inférieure de la mise et le long de cette surface est sensiblement contenue dans le même plan vertical et dans le m8me plan horizontal que la partie supéri- eure du dit trou. 12 - Dent suivant la revendication Il caracté- risée en ce que le trou conique stétend à partir de ltori- fice de débouché en traversant entièrement la partie su- périeure du le corps de l'outil. 13 - Dent suivant la revendication 12, carac- térisée en ce que l'extrémité de petit diamètre de la goupille conique fait saillie à l'extérieur de la partie supérieure de la dent. * 14 - Dent pour outil de coupe, caractérisée en ce qu'elle comprend; (a) une tête métallique compor- tant un corps qui forme sa partie supérieure et présente une paroi terminale avant, une paroi arrière, une paroi terminale supérieure, des parois latérales, une encoche qui s'étend d'une paroi latérale vers l'autre paroi, et qui est ouverte à la Jonction entre la paroi terminale supérieure et la paroi terminale avant, cette encoche étant définie par une base, une surface interne supéri- eure et une surface interne inférieure, chacun des angles définis par la base et les surfaces internes étant infé- rieur à 900; et un trou de forme générale cylindrique qui prend naissance dans une paroi terminale dans laquel- le il débouche et qui traverse une zone centrale dudit corps, ce trou présentant une section décroissante à par- tir de son orifice de débouché avec une pente ou conicité de moins de 5 , 1.axe longitudinal du trou étant sensible- ment parallèle à la base de l'encoche et au moins une par- tie supérieure de ce trou formant une intersection avec une partie centrale de la base de l'encoche; (b) une mise rapportée d'outil de coupe disposée dans l'encoche, cette mise rapportée présentant une surface inférieure disposée contre la base de l'encoche, une première paroi disposée contre la surface interne supérieure de l'enco- che et une deuxième paroi disposée contre la surface interne inférieure de l'tncoche, la première et la deu- xième parois de la mise rapportée se prolongeant à l'ex- térieur de l'encoche en traversant l'ouverture de cette encoche, pour converger et former une arête tranchante; (c) une goupille conique, dont la surface est inclinée d'une pente ou conicité de moins d'environ 5 %/ sur l'axe longitudinal, cette pente ou conicité étant sensiblement égale à la pente ou conicité du trou, cette goupille présentant des dimensions de section sensiblement égales à celles du trous la goupille étant disposée dans le trou et en prise par friction et bloquée le long d'au moins % de la surface inférieure de la mise rapportée qui est exposée au trou à l'intersection entre le trou et la base de l'encoche.