Brevet FR2471242A1 — publié le 19810619

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux plaquettes interchangeables pour outils de coupe et elle concerne plus particulièrement les rainures brise- copeau.de ces plaquettes interchangeables. On connaît et utilise depuis de nombreuses années dans les machinesoutils des rainures brise-copeau pour être sûr que les copeaux soient brisés avant qu'ils n'aient une longueur suffisante pour s'emmêler dans les outils, détériorer les pièces-ou blesser l'opérateur. Un type de rainures a essentiellement pour effet de donner aux copeaux une forme qui accroît leur rigidité de manière qu'ils soient plus sujets à se briser. Certaines des rai- nures donnent aux copeaux des formes spirale et ces spirales se brisent sous l'effet de leur propre poids avant de devenir suffisamment grandes pour provoquer des dommages. D'autres rainures ont pour-effet à la fois de raidir le copeau au moment de sa formation et de le dirigervers des obstacles tels que le corps du porte-outil, qui le -brisent et, par ce moyen, l'empêchent de provoquer des dégâts. Au cours des années, on a utilisé des différentes formes de rainures brise-copeau pour améliorer la qualité de rupture du copeau de la plaquette rapportée de coupe. Il existe divers critères pour vérifier si la brisure du copeau est convenablement obtenue. Parmi ces critères, on peut citer: (1) la dimension et la forme des copeaux engendrés pendant l'opération de coupe; (2) la variation de la vitesse qui est possible lorsqu'on utilise une plaquette présentant une rainure brise-copeau particulière; (3) la variation de la profondeur de coupe qui peut- être obtenue en utilisant la plaquette rapportée munie de la rainure brise-copeau particulière (4) la consommation de puissance durant l'utilisation de la plaquette portant la rainure brise-copeau parti- culière; (5) la longévité des plaquettes munies de la rainure brise-copeau particulière considérée. Les rainures brise-copeau doivent théoriquement en- gendrer des copeaux qui se brisent alors qu'ils sont courts et elles doivent être effi caces sur une large gamme de vitesses d'avance et de profondeurs de coupe, avec une consommation de puissance minimale. En même temps la rai- nure brise-copeau ne doit pas réduire de manière appré- ciable la 1-ongévité-de la plaquette. Aussi cherche-t-on constamment à réaliser des plaquettes de coupe munies de rainures brise-copeau qui permettent, par exemple d'utiliser les plaquettes pour une large gamme de vitesses d'avance et de profondeur de coupe. En même temps, les fabricants de plaquettes tentent de réduire les forces, telles que les forces de coupe ou de friction, qui s'exercent entre la plaquette et le copeau pour à la fois prolonger la durée de vie de la plaquette et réduire la puissance consommée par la formation et la rupture des copeaux. Par exemple, le brevet des E.U.A. 3 187 406 a pour objet une plaquette munie d'une rainure de conduite du copeau, continue, qui possède deux rayons d'arrondi en tandem, le rayon arrière de la rainure étant plus grand que le rayon avant. La rainure de conduite du copeau de ce brevet a une section constante et se trouve à la même dis- tance des arêtes tranchantes sur toute sa longueur périphé- rique. Le brevet indique comment le double rayon permet d'utiliser la même plaquette pour des opérations de coupe dont la vitesse d'avance est qualifiée de faible, de moyenne ou de forte. Le brevet indique donc que l'on peut utiliser le premier arrondi pour conduire un copeau mince, le deuxième arrondi pour conduire un copeau plus épais et la région située en arrière du côté intérieur du deuxième arrondi pour conduire les copeaux lourds ou épais et leur imposer une contrainte. Toutefois, la majeure partie de l'opération de mise en forme du copeau se produit à grande distance de l'arête tranchante et, de ce fait, la mise en forme du copeau consomme-une quantité de puissance excessive. 247-1242 La technique antérieure décrite dans les brevets des E.U.A. no 3 187 406, 3 383 448 et 3 399 442 prévoit l'utilisation de rainures de conduite du copeau pour accroître la rigidité du- ruban enlevé de la pièce en l'obligeant à s'enrouler le long de la paroi arrière de la rainure, ou l'utilisation d'une arête tranchante courbe pour créer un ruban métallique de profil approprié tel que, lorsqu'il est soumis à une courbure forcée par un obstacle placé sur sa trajectoire, les contraintes créées provoquent sa rupture. L'accroissement de la rigidité du du profil mis en forme permet d'obtenir la rupture des copeaux même si les rayons de courbure sont relativement grands comparativement à l'épaisseur du ruban. Les rayons de courbure des copeaux formés conformément à la technique antérieure sont principalement influencés par la géométrie de la rainure de condu-ite-du copeau. Les rainures ayant des formes invariables ne peuvent donc maîtriser qu'un intervalle limité de rayons de courbure des copeaux. Les variations de dimensions et de formes des rainures-de conduite du copeau de la technique antérieure n'ont élargi la gamme des vitesses d'avance et des prôfon- deurs de coupe que dans une mesure très limitée. Par ail- leurs, il est bien connu qu'en-réduisant à un minimum l'e contact entre le copeau et la surface de la plaquette de coupe, on réduit la puissance consommée pendant 1-'opéra-. tion de coupe. Dans la technique antérieure, on a également pu élar- gir la gamme des vitesses d'avance et des profondeurs de coupe pour une plaquette donnée, munie de rainures brise- copeau, en faisant également varier la forme de l'arête tranchante afin de profiler le copeau.-Ce procédé consis- tant à faire varier la forme de l'arête tranchante pour profiler le copeau, qui a été précité, présente de graves inconvénients parmi lesquels il faut citer les traces de coupe laissées sur la pièce lorsque l'arête tranchante n'est pas rectiligne. La création d'un profil dans la section du copeau peut être obtenue par diverses configurations de plaquettes de coupe telles que, par exemple, la configuration décrite dans les brevets des E.U.A. n0 3 815 191 et 4 140 431. La particularité des plaquettes et, plus particulièrement, de la partie de mise en forme du copeau des plaquettes, des brevets antérieurs consiste en ce que la forme de-la section-du copeau est obtenue en rompant la continuité de l'arête tranchante. Le brevet des E.U.A. 3 815 192 décrit une autre solution pour obtenir un profil dans la forme de la section du copeau. Cette solution consiste à créer le profil au moment- o le copeau sort de la rainure de conduite du copeau. L'inconvénient de-cette solution con- site en ce que la déformation du copeau se produit dans une région o la température du copeau est relativement basse et o, par conséquent, on doit dépenser une quantité de puissance beaucoup plus grande pour déformer le copeau.- Le but de la présente invention est donc de réaliser de nouvelles plaquettes de coupe perfectionnées, munies de rainures de conduite du copeau, dans lesquelles les incon- vénients mentionnés plus haut soient notablement réduits ou supprimés. Cette invention a pour objet un dispositif brise-copeau pour une plaquette-de coupe de forme polygonale comportant une surface supérieure et une surface inférieure espacées l'une de l'autre, des surfaces latérales qui réu- nissent la surface supérieure et la surface inférieure et- sont situées entre ces deux surfaces; une arête tranchante - formant une ligne droite à la jonction de chaque surface latérale avec les surfaces supérieure ou inférieure et des moyens pour briser les copeaux adjacerts aux arêtes tranchantes, dans au moins l'une des surfaces supérieure et inférieure. Ce dispositif brise-copeau comprend des rainures; un plat-de renfort d'arête tranchante qui sépare les rainures des arêtes tranchantes et présente des variations multiples le long des arêtes tranchantes. - Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront d'ailleurs au cours de la description qui va suivre, de modes de réalisation représentés. Aux dessins- annexés et donnés uniquement à titre d'exemples; 247124Z La Fig. 1 est une vue en plan d'une forme de réali- sation de l'invention qui montre une plaquette rapportée munie de rainures d'enroulement du copeau, dans laquelle la largeur des surfaces du plat des arêtes tranchantes varie cycliquement le long des arêtes tranchantes La Fig. 2 est une vue en plan d'une autre forme de réalisation d'une plaquette rapportée munie de rainures d'enroulement du copeau, dans laquelle les surfaces.des plats des arêtes tranchantes varient de façon non cyclique le long des arêtes tranchantes La Fig. 3 représente une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle les rainures d'enroulement du copeau de la plaquette rapportée, varient linéairement d'une largeur maximum à une largeur minimum et d'une profondeur maximum à une profondeur minimum à plusieurs reprises le long des arêtes tranchantes; La Fig. 4 est une vue en plan d'une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle les rainures d'enroulement du oepeau d'une plaquette rapportée d'un outil de coupe varient brusquement à la fois en largeur et en profondeur à plusieurs reprises le long des arêtes tranchantes la Fig. 5 est une vue en coupe suivant la ligne 5-5 de la Fig. l; en regardant dans le sens des flèches; la Fig. 6 est une vue en coupe suivant le plan 6-6 de la Fig. 3, en regardant dans le sens- des flèches; la Fig. 7 est une vue en coupe suivant un plan 7-7 de la Fig. 4, en regardant dans le sens des flèches; la Fig. 8 est une vue en coupe suivant les plans 8-8 des Fig. 1 à 4, en regardant dans le sens des flèches, la Fig. 9 montre les variations de la profondeur de coupe en fonction de l'avance par tour dans le cas de deux essais comparatifs A et B. - Bien que chacune des Fig. 1 à 4, montre une plaquette de coupe rapportée de forme triangulaire, il va de soi que l'invention est applicable à n'importe quelle plaquette polygonale. Les plaquettes de coupe rapportées ont une surface supérieure telle que la surface 10 qui est espacée d'une surface inférieure (non représentée) à laquelle elle 6 - est reliée par des surfaces latérales telles que la surface latérale 19. Une arête tranchante 12 est formée à la jonc- tion entre la surface supérieure et/ou la surface inférieure et les surfaces latérales. Une rainure d'enroulement du copeau telle que, par exemple, la rainure 13 de la Fig. 1 est formée sur la sur- face supérieure et/ou sur la surface inférieure. Dans les formes deréalisation représentées sur les dessins, les bords de la rainure 13 sont espacés de l'arête tranchante 12 par un plat de renfort d'arête tranchante 16. Le plat 16 est plus particulièrement représenté sur la Figure 8. A partir du bord 17 de la rainure, une surface descendante 18 s'éloigne de la face latérale périphérique et se pro- longe jusqu'à ce qu'elle atteigne le-fond 21 de la rainure. Dans l'exemple représenté, le-fond 21 s'étend à peu près parallèlement à la surface du plat. A partir du fond 21, une surface inclinée 22 s'élève en s'éloignant du plat 16 de l'arête tranchante jusqu'à ce qu'elle atteigne un îlot 23 de la surface 10 de la plaquette. La forme de réalisation de la Fig. 1 donne au copeau découpé un profil ondulé qui lui confère une rigidité qui facilite la rupture d'un copeau même relativement mince. Le profil ondulé est dû aux variations de la largeur du plat 16 de la face d-'attaque;qui sont cycliques le long de l'arête tranchante. Les contraintes introduites dans le copeau par le plat de la surface d'attaque obligent le co- peau à s'enrouler avant 'd'atteindre la paroi arrière 22 de la rainure. De cette façon, la totalité du processus de mise en forme du copeau.se produit alors que ce dernier est encore chaud par suite du frottement de l'opération de coupe et est le plus malléable. Dans la forme de réalisation représentée sur la Fig.3 le profil du copeau est conformé de façon à avoir de la - rigidité par la variation progressive de la profondeur des rainures ajoutée àr la variation progressive de-leur largeur. Les variations prévues vont linéairement d'une valeur maximale à une valeur minimale à plusieurs reprises et obligent les copeaux, même épais, à s'enrouler avant de frapper le flanc arrière 22. Dans une forme préférée de réalisation.les diffé- rences de profondeur de la rainure sont de l'ordre de 50 %. Les distances séparant les crêtes, qui son't indiquées, par exemple sur la fig. 6, sont de 2 à 3 mm. La forme de réalisation de la Fig. 4 façonne le profil du copeau par des changement brusques-de la largeur et de la profondeur des rainures. Aux points de hauteur maximum de la rainure, les divisions ou cloisonnements atteignent le' niveau du plat de l'arête tranchante. - Une importante caractéristique de toutes les formes de réalisation représentées est que- l'arête tranchante- reste rectiligne. De cette façon, il ne se pose pas de problèmes de détérioration de la pièce puisque-la pièce est formée d'une' façon Continue et rectiligne; cependant, le copeau est mis en forme au droit du bord avant de 'la rainure brise-copeau, alors qu'il est encore en cours de coupe et, de ce fait, la mise en forme du copeau ne- demande qu'un minimum de puissance. En pratique, le copeau est mis en forme et enroulé de telle sorte qu'il -ne touche pas le flanc arrière de la rainure. Les graphiques de deux essais comparatifs A et B montrent l'un des avantages des plaquettes rapportées suivant l'invention, à savoir la large gamme de vitesses d'avance et de profondeurs de coupe qui est- assurée par l'utilisation de ces plaquettes rapportées. 'Ces graphiques sont donnés sur la figure 9.X Le premier graphique A correspond aux résultats d'essais effectués en utilisant une plaquette de coupe rapportée munie d'une rainure telle que celle de la forme de réalisation représentée sur la figure 2 dans laquelle la largeur des surfaces des plats des arêtes tranchantes Varient de façon non cyclique le long de ces arêétes. Cette plaquette a été comparée à une plaquette de coupe rapportée possédant une rainure brise-copeau rectiligne et une arête tranchante rectiligne. Le graphique montre l'élargissement de la gamme de travail qui est obtenue par l'application de l'invention. Dans l'échantillon de plaquette suivant l'invention utilisé pour les essais comparatifs,-la lar- geur maximum du plat était égale à trois fois sa largeur minimum. L'amplitude des accroissements de la largeur du plat couvrait l'intervalle allant de 0,2 à 0,6 mm et la distance entre les ondulations était de 2 à 3 mm. Sur les graphiques annexés, a représente la- profondeur de coupe en mm et s représente l'avance en mm par tour. Le deuxième essai comparatif B a été effectué avec une plaquette selon la forme de-réalisation de la Fig. 3, qui était également comparée à une plaquette rapportée possé- dant une rainure normale, c'est-à-dire une rainure recti- ligne et des arêtes tranchantes rectilignes. Les dimensions -des plaquettes rapportées étaient différentes dans les essais A et B. La taille-de la plaquette utilisée dans ' l'essai B correspondait à des avances plus fortes et des profondeurs de coupe plus grandes, par exemple dans la forme de réalisation selon la Fig. 3 qui était utilisée pour l'essai, les différences de profondeur des rainures étaient de 50 % et les distances entre les crêtes étaient de 2 à 3 mm. Les graphiques montrent l'élargissement de la gamme'des profondeurs de coupe et des vitesses d'avance qui résulte de-l'application de l'invention. Sur les deux- graphiques A et B. les résultats des essais des plaquettes suivant l'invention sont représentés par la courbe en trait interrompu et les résultats des essais des plaquettes de. la technique antérieure sont représentés par la courbe en trait plein. Un avantage additionnel est que, lorsqu'on utilise les plaquettes rapportées suivant l'invention, la consom- mation de puissance est réduite de manière appréciable, et l'usure totale de la plaquette décroît notablement. Ainsi, en utilisation, des rainures d'enroulement du copeau qui varient à plusieurs reprises sur la longueur des arêtes tranchantes façonnent le profil des copeaux en.accroissant leur rigidité des copeaux et en les enroulant. Les perfor- mances des plaquettes de coupe suivant l'invention sont améliorées en ce sens que chaque plaquette de coupe peut être utilisée sur des gammes de vitesses d'avance et de profondeurs de coupe plus larges, consomme une puissance plus faible et a une longévité notablement allongée. Il va de soi que le domaine de l'invention s'étend également aux rainures doubles, aux largeurs de plat de l'arête de coupe atteignant la valeur zéro, aux plaquettes avec ou sans angle de dépouille, aux arêtes tranchantes horizontales et aux arêtes tranchantes inclinées. Il est également entendu que l'on peut apporter diverses modifications à l'invention pour l'adapter à différentes utilisations et à différentes conditions. REVENDICATIONS 1. Brise-copeau pour plaquette rapportée d'outil de coupe, présentant une forme polygonale, et comportant une surface supérieure (10) et une surface inférieure espacées l'une de l'autre, des surfaces latérales (19) qui relient la surface supérieure et la surface inférieure, des arêtes tranchantes (12) formant des lignes droites aux jonctions entre les surfaces latérales et les surfaces supérieure et inférieure et des moyens pour briser les copeaux ménagés dans au moins l'une des surfaces supérieure et inférieure, caractérisé en ce qu'il comporte des rainures (13), des plats (16) renfort d'arête tranchante qui séparent les rainures des arêtes tranchantes, et en ce qu'il présente des variations multiples le long d'au moins l'une des arêtes tranchantes (12). 2. Brise-copeau suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que les variations multiples comprennent des variations de la largeur du plat (16) du renfort d'arête tranchante. 3. Brise-copeau suivant la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que les variations comprennent des variations de la largeur de la rainure (13). 4. Plaquette suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les variations comprennent des variations de la profondeur de la rainure (13). 5. Plaquette suivant l'une des revendication 1 à 4, caractérisée en ce que les variations sont cycliques. 6. Plaquette suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les variations sont non cycliques. 7. Plaquette suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les variations comprennent des modifications progressives à profil de rampe. 8. Plaquette suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les variations comprennent des changements brusques à profil d'impulsion. 9. Plaquette suivant l'une des revendications 2 à 8,- caractériséeen ce que les variations de la largeur de la surface du plat d'arête tranchante comprennent la dimi- nution de cette largeur jusqu'à- zéro.