Brevet FR2489188A1 — publié le 19820305

La présente invention porte sur les plaquettes de coupe destinées au travail des métaux et en particulier sur une plaquette indexable en carbure cémenté utilisée avec un porte-outil pour l'usinage de pièces en métal. Il existe de nombreux types et formes de plaquettes de coupe pour le travail des métaux. Quelques-unes des formes les plus récentes se trouvent dans le brevet US 3 973 307, qui propose un nouveau genre de plaquette basé sur le fait que la conduite du copeau peut se faire sans rainures ou superstructures brise-copeaux moulées, qhi entravent l'écoulement du copeau et augmentent la puis- sance nécessaire à la coupe. Dans le travail des métaux, la conduite du copeau est très importante. Quand le copeau se détache de la pièce, il est très souhaitable de le faire d'abord s'enrouler, puis de détacher du copeau mère, de façon à obtenir des copeaux enroulés séparés discontinus en vue d'une meilleure sécurité du conducteur de la machine et d'une manipulation plus sûre des copeaux lors de leur traitement ou leur mani- pulation ultérieure, à ltatelier des machines ou ailleurs. Au sujet des copeaux enroulés, on utilise les termes serré et lâche. Serré correspond au cas o le copeau tend à s'enrouler trop et peut se briser en morceaux plus petits qu'on ne le désire. Les copeaux lâches, eux, sont des co- peaux qui s'enroulent moins que le copeau idéal et peuvent se briser en morceaux plus grands qu'on ne le désire. Les copeaux, pour être acceptables en production, ne doivent être ni trop serrés, ni trop lâches. Le serrage du copeau enroulé influe sur la consomma- tion d'énergie et sur la vitesse d'usure de la plaquette. Quand il augmente, la pression avec laquelle le copeau entre en contact avec la plaquette augmente elle aussi et il en résulte une cratérisation accrue de la plaquette dans la zone de contact. Cela cgnduit à une augmentation de la consommation d'énergie et/une diminution de la durée de vie de la plaquette. Les types de plaquettes antérieurs comme ceux du brevet US 3 973 307 sont constitués d'un corps polygonal présentant une face supérieure et une face inférieure réunies par une paroi périphérique. A la jonction d'une de ces faces et de la paroi périphérique sont faites deux arêtes coupantes contiguës faisant un angle entre elles pour former un coin. Un plat s'étend vers l'intérieur à partir de ces arêtes. Du bord intérieur de ce plat part une paroi descendante qui aboutit à une face horizontale qui s'étend vers le centre de la plaquette. Les plaquettes de ce genre se sont révélées bonnes et conduisent bien le copeau dans un certain domaine de vi- tesses, d'avances et de types de pièces. Toutefois, quand on les utilise pour des opérations d'usinage continues de longue durée sur la même pièce, l'arête coupante a tendance à se casser dans la région du coin. Il semble que cette tendance à la rupture prématurée est due à une cratérisa- tion plus rapide du plat et de la paroi descendante faisant un angle, près du coin et derrière l'arête coupante. Un mécanisme possible expliquant la cause de cette cratérisa- tion accrue est le suivant. Le copeau qui se forme sur l'arête coupante glisse le long de la paroi descendante, puis vient en contact avec la face horizontale et s'enrou- le. Cependant, dans la région du coin, o le plat de l'arê- te coupante et la paroi descendante rejoignent le plat et la paroi descendante adjacents qui font un angle avec eux, et qui, pour plus de clarté, sont appelés dans la suite plat latéral et paroi descendante latérale, un pro- blème apparait. Le plat latéral et la paroi descendante latérale en- travent le libre écoulement du copeau le long de la paroi descendante de l'arête coupante avoisinante. L'extrémité du copeau qui vient en contact avec le plat latéral et la paroi descendante latérale s'enroule plus serré que le reste du copeau hors de la région du coin. Dans la région de contact entre le copeau et le plat latéral et la paroi descendante latérale, les pressions de contact sont plus grandes que le long de la paroi descendante de l'arête coupante. Il en résulte une cratérisation accrue dans cette zone de contact et par là un affaiblissement de la région du coin et la tendance observée de cette région à être la première partie de la plaquette à défaillir lors des opérations d'usinage de longue durée. L'adjonction d'un plat ou gradin secondaire derrière la paroi descendante, proposée par le brevet US 4 087 193, n'atténue pas cette tendance aux défaillances prématurées dans la région du coin de la plaquette lors des opérations d'usinage de longue durée. Il faut aussi noter que si des bosses ont déjà été faites sur des plaquettes (voir par exemple le brevet US 4 214 845), elles n'ont pas été utilisées conjointement avec un plat secondaire pour réduire l'usure en cratère du plat latéral et de la paroi descendante latérale. En effet elles ont été utilisées principalement comme brise- copeau. La plaquette très résistante à l'usure proposée par l'invention, de préférence moulée et par exemple en carbure métallique dur cémenté, céramique ou matière analogue, a une forme qui conduit à un enlèvement de matière plus ef- ficace et à une réduction de l'usure en cratère du plat latéral et de la paroi descendante latérale près du coin de l'ar8te coupante. Cette plaquette est constituée d'un corps polygonal présentant une face supérieure et une face inférieure réunies par une paroi périphérique à coins arrondis. A la jonction d'au moins une de ces faces et de la paroi péri- phérique sont pratiquées au moins deux arêtes coupantes faisant un angle entre elles. De chaque arête coupante part un plat qui s'étend vers l'intérieur vers le centre du corps polygonal. Du bord intérieur de ce plat part une paroi descendante qui s'étend également vers l'intérieur du corps polygonal. Dans la zone du coin est ménagé un plat secondaire qui part du bord intérieur de la paroi descendante et s'étend vers l'intérieur vers le centre du corps polygonal. -2489188 La largeur de-ce plat secondaire est maximale dans le coin et diminue quand le plat s'éloigne de la région du coin. Du bord intérieur du plat secondaire part une paroi des- cendante secondaire qui s'étend vers l9intérieur et abou- tit à une face plane qui s'étend elle aussi vers l'inté- rieur vers le centre du corps. Le plat secondaire est à une certaine hauteur secon- daire au-dessus de la face plane. Sa hauteur varie le long de la périphérie de la plaquette. Cette hauteur secondaire est maximale dans la région du coin et diminue quand le plat s'éloigne de la région du coin. En outre, dans la région du coin se trouve une bosse, de hauteur suffisante pour pouvoir s'élever au-dessus du niveau du plat secondaire. Dans une réalisation préférée de l'invention, la lar- geur du plat secondaire diminue pour.sannuler en un point situé entre les coins voisins. Il est également préférable que la hauteur du plat secondaire diminue pour s'annuler en un point situé entre les coins voisins. Dans une réalisation préférée de leinvention, la bosse est séparée de la paroi descendante par le plat-se- condaire et est placée de façon à Atre contiguë au plat secondaire, à la paroi descendante secondaire et à la face plane. Il est également préférable que la bosse soit centrée sur la bissectrice du coin0 Il est très préférable que la bosse soit à 1,14 à 1,52 mm de l'arête coupante du coin, cette distance étant mesurée le long de la bissectrice de l'argte coupante du coin au point de jonction de la bosse et du plat secondaire. Il est en outre préférable que la hauteur maximale de la bosse ne soit pas supérieure à la hauteur du plat au-dessus de la face plane augmentée de 0,04 mm et que la bosse soit sphéro dale et de préférence sphérique. Il est préférable que la largeur du plat soit minimale dans la région des coins. Il est en outre préférable que le plat et la face plane soient sensiblement parallèles et que le plat soit sensiblement perpendiculaire à la paroi périphérique de la plaquette. Sur les plaquettes ayant les caractéristiques précé- dentes, la bosse, conjointement avec le plat secondaire, dont la largeur et la hauteur diminuent progressivement quand il s'éloigne du coin, relèvent le copeau dans la région du coin et par là réduisent dans cette région la cratérisation du plat latéral et de la paroi descendante latérale. Avec la bosse et le plat secondaire placés de la manière indiquée, il se forme lors des passes profondes un copeau conique dont l'extrémité de plus grand diamètre est éloignée du coin, et la puissance nécessaire à la coupe est moins grande qu'avec les plaquettes des types cités plus haut. Le but principal de l'invention est donc de fournir une plaquette de coupe comportant un plat secondaire s'éten- dant en diminuant et une bosse de coin agencés pour rédui- re l'usure en cratère du plat latéral et de la paroi des- cendante latérale dans la région du coin de la plaquette. Un autre but de l'invention est de fournir une pla- quette de coupe comportant un plat secondaire s'étendant en diminuant et une bosse agencés pour réduire la consom- mation d'énergie pour la coupe. L'objet de l'invention apparaXtra plus clairement à la lecture de la description détaillée suivante illustrée par les dessins annexés, sur lesquels: La fig. 1 est une représentation en perspective d'une réalisation d'une plaquette de coupe conforme à l'invention. La fig. 2 est une vue de dessus de la région d'un coin de la plaquette représentée sur la fig. 1. La fig. 3 est une coupe suivant la bissectrice B-B de l'angle C du coin de la région du coin représentée sur la fig. 2 et La fig. 4 est une coupe partielle entre deux coins voisins, suivant la ligne IV-IV de la fig. 1, de la plaquette représentée sur cette même fig. 1. La fig. 1 montre une réalisation d'une plaquette de coupe conforme à l'invention. Cette plaquette comporte un corps polygonal 51 qui présente une face supérieure 53 et une face inférieure 55 réunies par une paroi périphérique 57 à coins arrondis 59. A la jonction d'au moins une de ces faces et de la paroi périphérique 57 sont ménagées au moins deux arêtes coupantes 61 faisant un angle entre elles. Derrière chaque arête coupante 61 se trouve un plat 63 qui s'étend vers l'intérieur vers le centre du corps poly- gonal 51. Sur le bord intérieur de chaque plat 63, est pratiquée entre les coins voisins une paroi descendante 65 et, dans la région des coins, une paroi descendante 66 qui stéten- dent vers l'intérieur du corps polygonal 51. Dans la ré- gion du coin 59 est pratiqué un plat secondaire 67 qui s'étend du bord intérieur des parois.descendantes 66 et 65et vers l'intérieur vers le centre du corps polygonal 51. La largeur du plat secondaire 67 est maximale dans la région des coins 59 et diminue progressivement pour s'annuler en un point situé entre les coins voisins. Du bord intérieur du plat secondaire 67 s'étend une paroi des- cendante secondaire 69, vers l'intérieur et aboutit à une face plane 71 qui s'étend également vers l'intérieur vers le centre du corps 51. Au centre du corps polygonal 51 peut être ménagé un trou 73 le traversant de sa face supérieure 53 à sa face inférieure 55. Dans ce trou sera engagée une goupille (non représentée) destinée à la fixation de la plaquette sur un corps de porte-outil. Comme le montre la fig. 1, le plat secondaire 67 est à une certaine hauteur au-dessus de la face plane 71. Sa hauteur varie le long de la périphérie de la plaquette: elle est maximale dans la région des coins 59 et diminue pour s'annuler en un point situé entre les coins voisins 59. Dans la réalisation de l'invention représentée sur la fig. 1, la hauteur et la largeur du plat secondaire 67 diminuent pour s'annuler en un point situé entre les coins voisins, mais elles peuvent aussi diminuer jusqu'à des valeurs minimales non nulles en ce même point, ou bien encore, la hauteur du plat secondaire 67 au-dessus de la face plane 71 peut diminuer jusqu'à zéro pour une largeur minimale non nulle, ou encore sa largeur peut diminuer jusqu'à zéro, à une hauteur minimale non nulle. La fig. 1 montre en outre qu'il y a dans la région de chaque coin 59 une bosse 75. Cette bosse présente une hauteur suffisante pour s'élever audessus du niveau du plat secondaire 67. Dans la réalisation préférée de l'in- vention (fig. 1), la bosse est séparée de la paroi descen- dante 65 par le plat secondaire 67. La bosse 75 doit être placée de façon à être contiguë au plat secondaire 67, à la paroi descendante secondaire 68 et à la face plane 71. Comme le montre la fig. 2, qui représentezagrandie> la région d'un des coins 59, la bosse 75 est de préférence centrée sur la bissectrice intérieure B-B de l'angle C formé par les arêtes coupantes voisines 61. Il est très préférable que la bosse soit à 1,14 à 1,52 mm de l'arête coupante 72 du coin, cette distance étant mesurée le long de la bissectrice B-B, de 1larête coupante du coin au point de jonction de la bosse 75 et du plat secondaire 67. La position de la bosse, en arrière de l'arête cou- pante, est critique: si la bosse est trop loin de l'arête coupante, elle ne sert pas à conduire le copeau ou à le faire monter, et si elle est trop près, elle tend à tasser le copeau et le rendre trop serré. Il est également préférable que la hauteur maximale de ila bosse ne soit pas supérieure de plus de 0,051 mm à la hauteur du plat 63 au-dessus de la face plane 71 et que la bosse soit sphéroldale et de préférence sphérique. Ces conditions sont mieux représentées sur la fig. 3, qui est une coupe de la région du coin suivant la bissec- trice B-B. On voit que la bosse 75 peut être une portion de sphère de rayon r coupant le plat secondaire 67 et la face plane 71. Le sommet de la bosse 75, ou le centre de la sphère dont la bosse forme une partie, est situé à la distance Y de larête coupante du coin en arrière d'elle. Il est pré- férable que Y soit compris entre 1,65 et 2,03 mm. Comme le montrent les fig 3 et 4, la largeur du plat 63 de 1'arête coupante peut varier de la région des coins à la zone entre les coins voisins, dont la fig. 4 est une coupe. On notera que la largeur du plat 63 peut Qtre mini- male dans la région des coins, cela particulièrement dans le cas des plaquettes destinées a Etre utilisées pour des passes légères. Sur les plaquettes devant eécuter des passes plus fortes, la largeur du plat peut 8tre la même entre le coin et la région située entre les coins voisins. Pour la réalisation de la plaquette représentée sur les fig. 3 et 4, la largeur L2 du plat entre les coins voisins est de préférence de 0,025 à 0, 036 mm, amais peut 9tre plus grande pour les plaquettes pour fortes passes. La largeur L1 du plat dans la région des coins 59 est de préférence de 0,13 à 0,23 mm, mais peut 8tre égale à L2 dans le cas des plaquettes pour fortes passes0 La hauteur T1 de 1tarâte coupante audessus de la face plane 71 est de préférence d'environ 0,25 mm, mais peut varier notablement suivant lemploi prévu de la plaquette. La hauteur T2 du plat secondaire 67 au-dessus de la face plane 71, dans les coins, doit etre approximativement égale à la moitié de la hauteur T1 du plat 63 au-dessus de la face plane 71. On notera cependant que la largeur et la hauteur du plat secondaire 67 diminuent quand celui-ci s'éloigne des coins. Cela apparaît très nettement sur les fig. 1 et 4. Comme le montre la fig. 3, la paroi descendante 66 fait un angle E avec le plat 63 de l'arête coupante. Cet angle E est normalement de 250, mais on peut le faire va- rier en fonction du travail prévu afin d'obtenir les dimen- sions de copeau désirées. En dehors de la région des coins, l'angle que fait la paroi descendante 65 avec le plat 63 est plus petit que l'angle E dans les coins. Comme le montre la fig. 4, cet angle D doit être d'environ 200. On peut également le faire varier en fonction du travail prévu pour que les copeaux aient ta dimension voulue. Comme le montrent les fig. 3 et 4, le plat 63 doit être sensiblement parallèle à la face plane 71 et sensi- blement perpendiculaire à la paroi périphérique 57. Il est également préférable que le plat secondaire 67 soit sensiblement parallèle au plat 63. Le plat secondaire 67 contribue à agir sur la forme des copeaux conjointement avec la bosse 75 et avec l'angle de la paroi descendante 65, 66 et la hauteur du plat 63. Dans la zone des coins 59, le plat secondaire 67 et la bosse 75 font monter l'extrémité du copeau. Le plat secon- daire 67 dans la région située entre les coins, s'il était aussi large et aussi haut que dans les coins, s'opposerait à cette montée du copeau dans la région du coin, mais comme sa hauteur et sa largeur sont réduites de façon que le copeau puisse monter plus librement dans le coin, ce problème n'existe pas. Ainsi, le plat secondaire 67 et la bosse 75 contribuent à réduire l'usure en cratère du plat latéral de l'arête coupante et de la paroi descendante latérale et, pour de grandes profondeurs de coupe, forment un copeau conique. Des modifications sont possibles dans le cadre des revendications annexées. REVENDICATIONS 1 - Plaquette de coupe comprenant un corps polygonal présentant une face supérieure et une face inférieure réunies par une paroi périphérique à coins arrondis, au moins deux arêtes coupantes faisant un angle entre elles faites à la jonction d'au moins une face et de la paroi périphérique, un plat s'étendant de l'arête coupante vers l'intérieur vers le centre du corps, une paroi descendante s'étendant du bord intérieur de ce plat vers l'intérieur du corps, un plat secondaire situé dans la région du coin, s'étendant du bord intérieur de la aroi descendante vers carsct 'riae par l fait que l'intérieur vers le centre du corps polygonal, la largeur de ce plat secondaire est maximale dans le coin et dimi- la psa uette comprenant en outre nue quand celui-ci s'éloigne u coin,/une paroi descen- dante secondaire s'étendant du plat secondaire vers l'in- térieur, une face plane s'étendant de cette paroi descen- dante secondaire vers l'intérieur vers le centre du corps, le plat secondaire étant situé à une certaine hauteur secondaire au-dessus de cette face plane, cette hauteur secondaire étant maximale dans la région du coin et dimi- nuant quand le plat secondaire s'éloigne du coin, et une bosse située dans la région du coin et débordant du plat secondaire. 2 - Plaquette de coupe selon la revendication 1, dans laquelle la largeur du plat diminue pour s'annuler en un point situé entre les coins voisins. 3 - Plaquette de coupe selon l'une deâ--revendications 1 et 2, dans laquelle la hauteur secondaire du plat secon- daire diminue pour s'annuler en un point situé entre les coins voisins. 4 - Plaquette de coupe selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle la bosse est contiguë au plat secon- daire, à la paroi descendante secondaire et à la face plane et est séparée de la paroi descendante par le plat secon- daire. - Plaquette de coupe selon la revendication 4, dans laquelle il y a une bosse unique dans le coin, 2489 188 centrée sur la bissectrice du coin. 6 - Plaquette de coupe selon la revendication 5, dans laquelle la bosse est à 1,14 à 1,52 mm de l'arête coupante du coin, cette distance étant mesurée le long de la bissectrice, de l'arête coupante du coin au point de jonction de la bosse et du plat secondaire. 7 - Plaquette de coupe selon la revendication 6, dans laquelle la hauteur maximale de la bosse au-dessus de la face plane est inférieure à la hauteur du plat au- dessus de la face plane augmentée de 0,051 mm. 8 - Plaquette de coupe selon la revendication 4, dans laquelle la bosse est de forme sphéro dale. 9 Plaquette de coupe selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle la largeur du plat est minimale dans la région des coins. - Plaquette de coupe selon la revendication 9, dans laquelle le plat et la face plane sont sensiblement parallèles. Il - Plaquette de coupe selon la revendication 10, dans laquelle le plat est sensiblement perxpendiculaire à la paroi périphérique.