Brevet FR2484882A1 — publié le 19811224

La présente invention concerne une fraise à aléser. Lors de la découpe d'un trou à l'aide d'une fraise annulaire, les dents de la fraise découpent une gorge cir- culaire dans la pièce, avec formation d'un noyau cylindrique central à l'intérieur de la fraise. Les fraises sont sou- vent réalisées de manière qu'il reste un certain espace entre la périphérie interne de la paroi latérale de la fraise et la périphérie externe du noyau central afin que le noyau ne se coince pas dans la fraise et qu'il reste un passage pour la circulation d'un fluide de refroidissement dans la fraise, jusqu'aux dents de celle-ci. Dans le cas des fraises en forme de minces lames de sciescirculaires, cet espace peut être délimité comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 559 513 selon lequel des dents choisies, placées autour de la circonférence de la fraise, sur moins de la moitié de celle-ci, sont repliées légèrement vers l'intérieur. Cependant, les fraises utili- sées pour la découpe de trous dans des pièces métalliques épaisses et non dans des feuilles de métal, n'ont pas la forme d'une lame de scie repliée en cercle, mais sont usi- nées dans des barres et ont une paroi latérale relativement épaisse. Dans le cas des fraises de ce dernier type, la délimitation d'un espace entre la périphérie interne de la paroi latérale de la fraise et le noyau central est obtenue normalement par réalisation de la périphérie interne de la paroi latérale de la fraise sous une forme tronconique en direction axiale, par rectification. La différence sur le diamètre entre les deux extrémités de la paroi latérale, due à cette conicité, est d'environ 200 microns. La résistance mécanique d'une fraise à aléser est normalement déterminée essentiellement par l'épaisseur de la paroi latérale ayant la denture. Cependant, l'effi- cacité de la coupe diminue normalement lorsque l'épaisseur de laparoi augmente puisque la largeur de la gorge découpée varie avec l'épaisseur de la paroi latérale. Lors de la réalisation d'une fraise usinée à aléser ayant une conicité à sa périphérie interne, la résistance mécanique est déter- minée par la partie la plus mince de la paroi latérale. En conséquence, dans le cas d'une fraise ayant une partie in- terne tronconique, si la paroi latérale a une épaisseur pré- déterminée au niveau de la denture, l'épaisseur de la paroi oe réduit vers l'extrémité proche de la tige. En conséquence, dans le cas d'une fraise destinée à tailler dans une matière relativement épaisse, on ne peut pratiquement pas obtenir en pratique l'espace nécessaire entre la fraise et le noyau par usinage d'une partie tronconique interne. Cependant, même dans le cas des fraises à cavité interne tronconique, le coincement du noyau dans la fraise n'est pas totalement supprimé. Ce comportement est dé au fait que, lorsque la fraise avance dans la pièce, le noyau s'échauffe et se dilate. En conséquence, à la fin de l'opé- ration de coupe, le diamètre du noyau est normalement légè- rement supérieur au diamètre interne de la paroi latérale à l'extrémité correspondantauxdents. En conséquence, le noyau est coincé dans la fraise et provoque souvent aussi une rupture des dents. L'invention concerne une fraise usinée à aléser qui laisse le jeu voulu entre la paroi latérale de la fraise et le noyau central, sur toute la longueur, sans réduction importante de l'épaisseur de la paroi latérale de la fraise. Plus précisément, l'invention concerne une fraise usinée à aléser dans laquelle l'espace nécessaire entre la fraise et le noyau central est obtenu par formation de la fraise de manière que la périphérie externe de la paroi latérale soit concentrique à l'axe central autour duquel la fraise tourne et la périphérie interne de la paroi la- térale est excentrique par rapport à cet axe. Comme la périphérie externe de la fraiseest concentrique à l'axe central, le trou formé est lisse et précis. Cependant, comme la périphérie interne est excentrée par rapport à l'axe de rotation de la fraise, le diamètre du noyau central est in- férieur au diamètre interne de la paroi latérale de la frai- se d'une quantité égale au double de l'excentricité précitée. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une perspective d'une fraise à aléser du type auquel se rapporte l'invention la figure 2 est une coupe d'une fraise selon l'invention, représentée dans une position de pénétration dans une pièce; et - la figure 3 est une coupe de la fraise suivant la ligne 3-3 de la figure 2. La fraise 10 représentée sur la figure 1 a une tige 12 et un corps 14. Ce dernier a la forme d'une cou- pelle retournée, si bien que, comme indiqué sur la figure 2, il est délimité par une paroi supérieure 16 et une paroi latérale annulaire 18. L'extrémité inférieure de cette paroi 18 a plusieurs dents 20 de coupe espacées circonférentielle- ment. La périphérie externe de cette paroi 18 a plusieurs cannelures hélicoïdales 22 qui remdntent à partir des dents 20. Ces cannelures 22 sont séparées par des portées circu- laires 25. Dans la fraise représentée, la configuration de chaque dent 20 est pratiquement telle que décrit dans le brevet redélivré des Etats-Unis d'Amérique n' 28 416. Plus précisément, chaque dent 20 a un bord 24 de coupe interne radialement et un bord 26 de coupe externe radialement. Le bord interne 24 de chaque dent est décalé vers l'avant dans le sens de rotation de la fraise par rapport au bord ex- terne 26. Le bord 24 délimite l'extrémité inférieure d'un passage interne 28 destiné à chasser les copeaux découpés par le bord 24 vers l'extérieur, dans la cannelure 22. La périphérie externe de la tige 12 est usinée de manière qu'elle soit concentrique à l'axe central A1 de la fraise avec une très grande précision. Cette tige 12 a de préférence un trou central débouchant 30 permettant la direction vers le bas d'un fluide de refroidissement transmis à l'arbre qui porte la tige, à l'intérieur de la fraise et vers les dents 20. Comme indiqué sur la figure 3 qui représente la caractéristique la plus importante de la fraise selon l'invention, la périphérie externe de la paroi latérale de la fraise, formée par les portées 25, est usinée con- centriquement à l'axe A1, avec une grande précision, de préférence avec des tolérances de plus ou moins 50 microns. La périphérie interne de cette paroi 18 est usinée concen- triquement à l'axe A2 avec une grande précision, c'est-à- dire avec les mêmes tolérances que la périphérie externe. Cependant, l'axe A2 est légèrement décalé par rapport à l'axe A1 en direction radiale. Des essais montrent que la fraise donne tout à fait satisfaction lorsque l'axe A2 est décalé par rapport à l'axe A, d'une distance comprise entre 100 et 150 microns. Sur la figure, ce décalage axial des axes A2 et A1 porte la référence e. Des essais montrent que les résultats les meilleurs obtenus en ce qui concerne la finition de surface, le défaut de circularité et la pré- cision dimensionnelle du trou formé, sont obtenus dans le métal lorsque la dimension e est d'environ 125 microns. Lorsque cette dimension e commence à dépasser 150 microns environ, la finition de surface du trou se détériore rapi- 2U dement et le trou formé devient de plus en plus surdimen- sionné par rapport au diamètre externe de la fraise. Les figures 2 et 3 indiquent que l'axe A2 est décalé vers la droite par rapport à l'axe A1. Les canne- lures 20 sont toutes usinées à la même profondeur si bien que le bord interne 24a qui se trouve à droite sur la fi- gure 3 est plus étroit que le bord 24b qui se trouve à gauche de la figure 3, d'une quantité égale au double de la dimension e. Les deux bords de coupe 24c sont légère- ment plus larges que le bord 24a et les deux bords de cou- pe 24d sont légèrement plus étroits que le bord de coupe 24b. Il s'ensuit que, par rapport au noyau central 32 for- mé lorsque la fraise pénètre dans la pièce, la surface externe est créée uniquement par le bord 24b qui est le bord de coupe placé le plus à l'intérieur en direction radiale. Les extrémités internes des bords restants de coupe sont toutes décalées radialement vers l'extérieur de la surface externe du noyau 32 comme indiqué sur la figure 3. L'espace courbe 33 ainsi formé par décalage des axes A2 et A1 constitue un excellent passage axial du trou 30 de la tige 12 vers les dents de coupe de la frai- se, placées au-dessous. En outre, dès que les dents com- mencent à pénétrer à la face inférieure de la pièce W, le bouchon central 32 tombe librement hors de la fraise puisque son diamètre externe est inférieur au diamètre interne de la paroi 18, d'une quantité égale au double de la dimension e. Lors de l'utilisation de la fraise décrite pré- cédemment, la surface interne de la paroi 18 est au con- tact du noyau 32 en théorie uniquement suivant un axe aligné axialement sur l'extrémité radialement interne du bord 24b de coupe. On constate qu'il est souhaitable que la surface interne de la paroi 18 soit usinée avec une forme légèrement tronconique afin que le contact de frottement entre la fraise et le noyau 32 soit réduit au minimum. Ce- pendant, cette conicité porte sur une longueur faible par rapport à la longueur de la paroi 18. Par exemple, la par- tie conique repérée par la référence 34 sur la figure 2 se termine à l'emplacement 36 et a une longueur axiale com- prise entre environ 6 et 13 mm seulement. La longueur de la partie tronconique est telle que, au niveau du point 36, le diamètre de la périphérie interne de la paroi 18 est supérieur de 100 à 150 microns environ au diamètre à l'ex- trémité inférieure de la fraise. En d'autres termes, la conicité totale est de l'ordre de 50 à 75 microns. REVENDICATIONS 1. Fraise à aléser, du type qui comporte une tige (12) destinée à être maintenue dans un support afin qu'elle tourne autour de l'axe central (A1) de la tige, celle-ci ayant un corps (14) en forme de coupelle monté à son ex- trémité inférieure, le corps ayant une paroi supérieure (16) et une paroi latérale annulaire (18) ayant plusieurs dents (20) de coupe espacées circonférentiellement autour de son extrémité inférieure, la périphérie externe de la paroi latérale (18) ayant des cannelures hélicoïdales (22) qui remontent à partir des dents (2Q) et qui sont séparées par des portées hélicoïdales (25), ladite fraise étant caractérisée en ce que la périphérie externe de la tige (12) et de la paroi latérale (18) est concentrique audit axe (A1) avec une grande précision, et la périphérie in- terne de la paroi latérale (18) est concentrique avec une grande précision à un axe (A2) parallèle à l'axe central (A1) mais légèrement décalé en direction radiale d'une distance prédéterminée. 2. Fraise selon la revendication 1, caractérisée en ce que le décalage des axes est supérieur à l'écart des périphéries interne et externe de la paroi latérale (18) par rapport à leur position concentrique à l'axe correspondant. 3. Fraise selon la revendication 2, caractérisée en ce que le décalage est deux axes est compris entre environ et 150 microns. 4. Fraise selon la revendication 2, caractérisée en ce que le décalage des deux axes est d'environ 125 microns. 5. Fraise selon la revendication 1, caractérisée en ce que la périphérie interne de la paroi latérale (18) a une forme légèrement tronconique s'évasant vers le haut, avec une conicité qui est inférieure audit décalage des deux axes. 6. Fraise selon la revendication 5, caractérisée en ce que le décalage entre les deux axes est compris entre en- viron 100 et 150 microns, et l'extrémité inférieure de la paroi latérale a une épaisseur supérieure à son extrémité supérieure d'une valeur comprise entre environ 50 et 75 mi- crons. 7. Fraise selon la revendication 1, caractérisée en ce que la périphérie interne de la paroi latérale (18) a une forme tronconique s'évasant vers le haut sur une dis- tance de 6 à 13 mm environ à partir des extrémités infé- rieures des dents (20), la périphérie interne étant cylin- drique au-dessus de cette partie tronconique, la variation de diamètre de la partie tronconique étant inférieure au décalage des axes. 8. Fraise selon la revendication 7, caractérisée en ce que le décalage des axes est compris entre environ 100 et 150 microns, et la conicité de la partie tronconique est comprise entre environ 50 et 75 microns. 9. Fraise selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tige (12) a un passage axial (30) destiné à di- riger un fluide de refroidissement entre la surface péri- phérique externe du noyau découpé par les dents (20) et la surface périphérique interne de la paroi (18). 10. Fraise selon la revendication 1, caractérisée en ce que toutes les cannelures (22) ont pratiquement la même profondeur radiale.