Brevet FR2494611A3 — publié le 19820528

FR 2494611 A3 19820528 FR 8024723 A 19801121 L'invention concerne un outil de coupe, du genre fraise à pilote pour ltélaboration de chambrages de têtes de vis ou de rivets, à parois droites ou inclinées. L'invention concerne plus spécialement une fraise à pilote pour matériaux composites. Il convient, avant d'aborder les dispositions de l'invention, de rappeler les difficultés rencontrées à l'occasion de l'élaboration de chambrages dans des matériaux composites. Ces difficultés particulières se rencontrent surtout pour de tels matériaux. On entend, par matériaux composites, par exemple des plaques ou des panneaux constitués de résine et de fibres de verre, ou encore en fibres de carbone. Jusqu'à ces dernières années on utilisait, notamment dans l'industrie aéronautique, principalement l'aluminium et ses alliages sous forme de tôles ou de profilés. Ces pièces sont assemblées entre elles par vissage ou rivetage selon une technique connue et éprouvée. Cette technique d'assemblage impliquait le perçage de trous dans les telles, panneaux ou profilés à assembler et ces trous étaient fraisés de manière à présenter un logement propre à recevoir de façon non dépassante une tête de vis ou une tête de rivet. On a donc créé pour ce travail une première génération d'outils coupants, du genre fraise, possédant jusqu'à neuf arêtes de coupe. Ces fraises, bien adaptées aux métaux à oeuvrer, étaient réalisées le plus souvent en acier rapide ou encore en carbure. On a vu ensuite apparaftre de nouveaux matériaux non métalliques, possédant de nouvelles caractéristiques mécaniques plus performantes, et on assiste à une généralisation de leur emploi, aussi bien dans l'aviation que dans l'automobile. Ces nouveaux matériaux sont toujours assemblés avec des rivets ou des vis, mais ils se révèlent beaucoup plus difficiles à usiner en raison de leur texture le plus souvent dure et abrasive. Les outils de coupe ont, par contre peu évolué, si bien que leur durée de travail utile s'est vue réduite considérablement pour les matériaux composites. Ainsi, une fraise au carbure, dans un matériau composite à fibres de carbone, ne peut effectuer qu'une cinquantaine de chambrages, après quoi son pouvoir coupant est très diminué, la coupe dans le matériau composite présente un très mauvais état de surface, ce qui, bien entendu, est systématiquement refusé dans l'industrie aéronautique pour des questions de sécurité. Les outils doivent être en conséquence fréquemment réaffûtés, ce qui constitue une sujétion qui pèse sur le rendeir#ent et leS colts de production. On a tenté d'améliorer les performances des fraises coupantes en les réalisant dans d'autres alliages tels que par semple en acier rapide au cobalt, le gain de temps de coupe est très faible et ne justifie pas l'augmentation du colt de telles fraises Devant ces difficultés, on a créé une seconde génération d'outils du genre fraise abrasive à grains diamants déposés par voie électrolytique sur un support. Ces outils de grande dureté perdent cependant assez rapidement leur efficacité par encrassement, colmatage et bien entendu, ne sont pas réaffîtables De plus, ces fraises à grains diarnants ne permettent pas d'obtenir un état de surface acceptable, ce qui oblige à une reprise de finition à l'aide d'un outil coupant de la première génération. On ressent done vivement le besoin d'une nouvelle génération d'outils coupants, du genre fraise à tranchants de coupe, qui soit exempte des inconvénients précités, qui assure une grande longévité d'usage entre deux affûtages, en particulier dans l'usinage des matériaux composites, et qui assure une qualité dtusinage qui réponde notamment aux critères retenus en aéronautique. la présente invention satisfait à ce besoin. L'invention concerne à cet effet un outil de coupe, notamment une fraise à pilote, en particulier pour l'usinage de chambrages dans des matériaux composites, caractérisé en ce que les arêtes de coupe sont formées de plaquettes rapportées, à structure polycristalline affitable. Les outils de coupe équipés de telles plaquettes se sont révélés de manière inattendue posséder l'aptitude d'usiner les matériaux composites avec précision et rapidité, et avec une durée de coupe surprenante entre deux afffltages ; ainsi, une fraise de 14 mm de diamètre a usiné trois mille chambrages contre cinquante pour une fraise au carbure. Suivant une disposition de l'invention, les arêtes de coupe sont formées de plaquettes en diamant polycristallin. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description détaillée d'un mode d'exécution de l'invention donné ici à titre d'exemple et illustré dans les dessins joints dans lesquels La figure 1 est une vue en perspective montrant la face frontale d'une des arêtes de coupe de l'outil. La figure 2 est une vue en perspective montrant le profil de la blême arête de coupe. La figure 3 est une vue de dessus du front de coupe de l'outil. Dans les dessins annexés, une fraise suivant l'invention est désignée par la référence générale 10. Cette fraise est du genre à arête coupante, spécialement conçue pour l'usinage de chambrages dans des matériaux composites. La fraise se compose d'une queue d'entratnement filetée 11, pouvant être raccordée de manière en soi connue å une broche d'entratnement. La queue Il est surmontée d'un corps cylindrique 12, qui sert de support à des plaquettes de coupe 13, dont l'arête I3a fait un angle avec l'axe de rotation 14 de la fraise. Il va de soi que la valeur de cet angle peut varier en fonction de la forme du chambrage à réaliser. Le corps de fraise 12 est surmonté d'un pilote 15, c'est-à-dire d'une broche de guidage lisse, destinée à être introduite dans un orifice de même diamètre, comme par exemple l'orifice destiné à recevoir dans un assemblage une vis ou un rivet, de manière telle que la fraise ainsi guidées on puisse réaliser un chambrage circulaire parfaitement concentrique à l'orifice destiné au corps de vis ou de rivet. Dans la fraise selon l'invention, le pilote 15 est fixé de façon amovible au corps de fraise, et à cet effet, comporte une queue 16, venant prendre place dans un logement axial du corps de fraise. Dans l'exemple d'exécution représenté, la hase du pilote 15 vient en faible débord sur les plaquettes de coupe 13, ce grâce à quoi les arêtes d'extrémités de ces plaquettes dirigées vers l'axe de la fraise, se trouvent protégées dans une zone sensible aux chocs. Suivant un mode d'exécution préféré, les plaquettes de coupe sont réalisées en diamant polycristallin. Des plaquettes sont préférablement en forme de secteur de cercle comrne il est montré à la figure 1, de manière à s'insérer dans des logements de forme correspondante, ménagée dans le front 17a des masses de support 17 du corps de fraise. Les plaquettes en diamant polycristallin sont fixées dans les logements du corps de fraise, de préférence par soudo-brasage à basse température. Les propriétés exceptionnelles de tranchant et de résistance à l'abrasion de telles plaquettes, permettent de concevoir des fraises possédant seulement deux tranchants de coupe, comme dans l'exemple représenté, ce qui permet d'une part une économie de matière, mais aussi une réduction du temps de réaffûtage lorsqu'su s'avère nécessaire. Les plaquettes 13 sont donc intégrées dans chaque masse support 17, lesquelles ont détalonnées de manière classique en aval de chaque arête de coupe. Les masses de support 17 s'étendent chacune sur un secteur angulaire compris entre environ 90 et 1100, de manière à ménager entre chaque secteur et chaque arête de coupe, un logement profond 18, à l'intérieur duquel, pendant la coupe, peut s'accumuler sans risque de bourrage, la matière enlevée par les plaquettes de coupe 13. On a obtenu également de bons résultats de coupe avec des plaquettes à structure polycristalline, notamment en nitrure de bore cubique. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples d'exécution ci-dessus décrits et représentés, et pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes sans pour cela sortir du cadre des revendications annexées. REVENDICATIONS 1) Outil de coupe (10), notamment fraise pilote (15), en particulier pour l'usinage de chambrages dans des matériaux composites, caractérisé en ce que les arêtes de coupe (13a) sont formées de plaquettes rapportées 3), à structure polycristalline affûtable. 2) Outil de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que les arêtes de coupe (13a), sont formées de plaquettes en diamant polycristallin. 3) Outil de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que les arêtes de coupe (13a) sont formée de nitrure de bore cubique. 4) Outil de coupe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qutil présente de préférence deux arêtes de coupe radiales (13a), calées à 180#, intégrées chacune à une masse support (lu).