Brevet FR2521466A1 — publié le 19830819

La présente invention concerne un outil de coupe cylin- drique présentant une arête coupante à l'une au moins de ses extrémités, et muni de moyens pour sa fixation à un porte-outils L'invention concerne aussi des moyens de main- tien ou monture d'outil pour la fixation d'un tel outil de coupe cylindrique à un porte-outils. Divers outils de ce genre général sont décrits dans les brevets US 2 805 695, 3 675 693, 3 860 051 et CH 238 369. Tous ces outils ont un rapport diamètre/longueur axiale in- férieur ou très inférieur à 1 De tels corps cylindriques relativement longs sont relativement faciles à positionner avec une précision suffisante dans un porte-outils de forme correspondante Quand, pour quelque raison, il est nécessai- re qu'un outil cylindrique ait un diamètre relativement grand, c'est-àdire un rapport diamètre/longueur axiale égal ou supérieur à 1 on se heurte à certaines difficultés lors- qu'il faut assurer un positionnement de haute précision de l'outil, en particulier quand ce positionnement est à combi- ner avec une fixation axiale de l'outil rigoureusement exemp- te d'élasticité Certes, un agencement semblable à ceux se- lon les brevets US 3 675 693 et 3 860051, suivant lesquels l'outil est vissé dans le porte-outils, résout dans une cer- taine mesure ces problèmes, mais seulement dans les cas o il est acceptable que l'outil subisse un déplacement axial conjointement avec sa rotation. Par conséquent, la présente invention a pour buts de proposer: un outil cylindrique relativement court comportant des moyens permettant de positionner plus précisément l'ou- til et de le fixer de manière plus stable à un porte-outils tel, par exemple, que tambour déchiqueteur de bois; des moyens de maintien ou monture permettant de po- sitionner précisément un outil de coupe cylindrique et de le fixer à un porte-outils, de manière qu'il soit stable, mais facilement détachable. En particulier, la combinaison d'un tel outil et de tels moyens pour son maintien doit assurer le positionne- ment précis, rapide et reproductible de l'outil dans l'une quelconque de diverses positions d'inclinaisons variées. Une fois fixé en position choisie, l'outil ne doit céder ni à des forces de coupe normales dirigées axialement, ni à des forces tendant à tordre l'outil. Pour un outil de coupe comportant un corps fondamenta- lement en forme de cylindre droit complet, et présentant une arête coupante à l'une au moins de ses extrémités, on atteint le premier des buts précités en prévoyant dans le corps d'outil, entre ses extrémités, au moins une rainure annulaire circonférentielle située dans un plan radial du corps De préférence la ou chaque rainure est située symétri- quement entre les extrémités du corps, en particulier lors- qu'il existe une arête coupante à chaque extrémité. On atteint le second des buts précités en ce que les moyens de maintien comprennent un évidement en forme de cy- lindre partiel ménagé dans la surface d'un porte-outils, cet évidement présentant une nervure en forme d'anneau par- tiel centrée sur l'axe de l'évidement en cylindre partiel, et dés moyens de serrage reliés au porte-outils et présen- tant une surface en cylindre partiel apte à enserrer un ou- til cylindrique entre elle et l'évidement du porte-outils. On va maintenant décrire l'invention plus en détail en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une coupe suivant la ligne I-I de la figure 2 d'un outil suivant un mode de réalisation de l'in- vention et d'une monture suivant un mode de réalisation de l'invention maintenant l'outil dans un porte-outils; la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-Il de la figure 1; la figure 3 est une coupe simplifiée montrant comment le couteau selon les figures 1 et 2 opère la coupe, le porte- outils étant supprimé; la figure 4 est une coupe analogue à la figure 1, mais d'un outil et d'une monture suivant des variantes de l'in- vention; la figure 5 est une coupe d'un outil semblable à celui selon la figure 1 et d'une autre variante de moyens de main- tien; la figure 6 est une coupe semblable a la figure 2 montrant un dispositif qui permet de faire tourner l'outil; la'figure 7 est une coupe d'un outil comportant deux rainures de guidage et une rainure ou gorge à pas de vis sans fin; la figure 8 est une coupe d'un outil suivant l'inven- tion ayant des biseaux extérieurs; la figure 9 est une coupe axiale d'un porte-outils ayant une série d'évidements de réception d'outils selon l'invention; et les figures 10, 11 et 12 représentent divers exemples de machines comportant l'application de l'invention. L'outil de coupe ou couteau représenté sur les figures 1 et 2 comporte un corps tubulaire cylindrique 11, entière- ment symétrique, présentant à chacune de ses extrémités une arête coupante en anneau fermé 12, 13 ayant un biseau intérieur 14, 15 respectivement Entre les biseaux 14 et s'étend une surface cylindrique annulaire 16. Autour de la circonférence externe s'étend une rainu- re de guidage annulaire 17 située à mi-chemin entre les arêtes 12 et 13 La rainure 17 divise la surface d'envelop- pe cylindrique du corps 11 en deux surfaces égales 18 et 19. Sur les figures 1 et 2, le couteau 11 est représenté monté, au moyen d'une monture selon l'invention, sur un porte-outils en forme de calandre 20, à courbure circulai- re, dont seule une partie est représentée Le porte-outils peut être, par exemple, un tambour susceptible d'entra Ine- ment en rotation qui peut être pourvu d'une pluralité de couteaux La médiane du porte-outils est indiquée en CL. Dans la paroi 21 du porte-outils est ménagé un évidement 22 de réception du couteau 11 Cet évidement a, comme représen- té sur la figure 2, une forme de base qui est adaptée à la surface d'enveloppe 18, 19 du couteau, c'est-à-dire qu'elle est en forme de cylindre partiel à la limite de demi- cylindre Dans cet exemple, le couteau est destiné à agir à l'intérieur de la paroi 21 du porte-outils et, par consé- quent, l'évidement traverse la paroi 21, de façon qu'une partie du couteau, par exemple un certain arc de l'arête située à gauche sur la figure 1, puisse agir La surface en cylindre partiel de l'évidement 22 est-de ce fait divi- sée ici en deux surfaces 23 et 24 qui offrent un appui aux parties des surfaces 18 et 19 du couteau qui servent de surfaces de support. La longueur de l'évidement 22 correspond à la longueur initiale de l'outil 11, l'une et l'autre mesurées suivant l'axe de l'outil, mais lui est de préférence un peu supé- rieure, par exemple d'un dixième de millimètre ou à peu près, afin que les arêtes 12 et 13 ne soient pas endommagées si l'outil se trouve quelque peu délogé Pour supprimer le risque d'un tel délogement suivant la direction axiale, l'évidement présente, à mi-longueur, une nervure de guidage adaptée à la rainure de guidage 17, cette nervure de guida- ge étant dans le présent cas divisée en deux nervures de guidage 25 et 26. Pour maintenir le couteau en position voulue, la mon- ture suivant l'invention comporte, en dehors de l'évidement 22, un moyen de serrage 27, comprenant une pièce presseuse 28, articulée A l'une de ses extrémités sur un axe 29 logé dans un boulon à oeillet 30 qui est vissé dans le porte- outils 20 Dans le porte-outils est aussi vissé un boulon 31 fileté à ses deux extrémités et qui traverse un trou 32 percé dans la pièce presseuse approximativement à mi-chemin entre l'axe 29 et l'extrémité libre de la pièce presseuse. Un écrou 33 est vissé sur l'extrémité libre du boulon 31 et appuie par l'intermédiaire d'une rondelle 34 sur la face supérieure plate de la pièce presseuse 28. Le dessous de l'extrémité libre de la pièce presseuse 28 est curviligne et présente une surface presseuse en for- me de cylindre partiel qui épouse la surface d'enveloppe 18, 19 de l'outil Un évidement arqué 35, de plus grand rayon que la surface presseuse, divise celle-ci en deux surfaces presseuses 36 et 37 (figure 2) situées à égale distance du milieu de la pièce presseuse Ces surfaces jouent le rôle de surfaces d'appui vis-à-vis des parties de la surface d'enveloppe 18, 19 de l'outil qui servent de surface de serrage de l'outil Les surfaces presseuses 36 et 37 peu- vent aussi être subdivisées en deux parties agissant chacu- ne d'un côté de la rainure de guidage 17 (voir figure 1). Le porte-outils 20 est agencé pour tourner dans le sens anti-horaire de la flèche A de façon que la partie in- férieure de l'arête 12 découpe des copeaux à partir de l'ob- jet à traiter A titre d'exemple de cette action, la figure 3 représente sous forme simplifiée une bille de bois circu- laire 38 en cours de traitement par l'outil de coupe 11. Les copeaux 39 résultant sont évacués à travers l'outil. Comme on le voit sur la figure, il existe un dégagement sa- tisfaisant entre la surface 18 de l'outil et la bille de bois Ce dégagement est obtenu du fait que l'arête active 12 de l'outil est parallèle à la médiane CL du porte-outils 20 et décalée par rapport à elle à l'opposé du sens de ro- tation du porte-outils, ainsi qu'on le voit mieux d'a- près la figure 1. Après usure de la partie active de l'arête 12, on des- serre l'écrou 33 et l'on peut faire tourner manuellement autour de son axe l'outil 11, guidé par la rainure 17 et les nervures 25 et 26, de façon qulune nouvelle partie d'arête vienne en position active, après quoi on serre à nouveau l'écrou 33 Après usure de la totalité de l'arête 12, on desserre complètement l'écrou 33 de manière à pou- voir faire pivoter la pièce presseuse 28 autour de l'axe 29 et extraire l'outil de l'évidement 22, puis le faire pi- voter de 1800 pour mettre l'arête 13 en position active. La figure 4 représente une autre réalisation de l'ou- til de coupe suivant l'invention, qui comporte un corps cylindrique massif 68, présentant à chaque extrémité une arête en anneau fermé 69, 70 Ces arêtes sont définies par des évidements en cuvette concaves 71, 72 ménagés dans les extrémités du corps 68 Comme dans la réalisation précédem- ment décrite, une rainure de guidage annulaire 73 qui s'é- tend à mi-longueur sur la périphérie du cylindre divise la surface d'enveloppe du corps en deux surfaces de serrage et de support cylindriques 74 et 75. L'outil de coupe 68 est monté dans un porte-outils 76, qui est plat -dans le plan de coupe choisi et présente com- me le porte-outils selon la figure 1 un évidement 77 pré- sentant aussi des surfaces d'appui en forme de cylindre partiel et des nervures de guidage non représentées. En vue de ménager, derrière la tranche active 69, le dégagement souhaité entre la surface 74, 75 de l'outil et l'objet travaillé dans le présent cas, bille de bois 78 qui est attaquée en ligne droite transversalement au grain, l'arête étant tangente aux fibres on donne aux surfaces d'appui et aux rainures de guidage de l'évidement 77 une inclinaison correspondante. La monture de la figure 4 comporte encore un moyen de serrage 79 comportant une pièce presseuse 80 et un boulon 81 fileté à ses deux extrémités L'une de ces extrémités est vissée dans le porte-outils et l'autre extrémité s'étend à travers un trou central 82 de la pièce presseuse Un -écrou 94, vissé sur l'extrémité libre du boulon 81, presse par l'intermédiaire d'une rondelle interposée 83 la face supérieure plate de la pièce presseuse Par un pied dirigé vert le bas 85, la pièce presseuse 80 porte lâchement con- tre le porte-outils 76 et presse, par des surfaces de ser- rage en forme de cylindre partiel (non représentées) ména- gées dans son autre extrémité, la surface 74 de l'outil 68, laquelle joue ainsi dans ce cas le rôle de surface d'appui vis-à-vis des surfaces de serrage de la pièce presseuse. L'outil de coupe 86 représenté sur la figure 5 est du genre représenté sur les figures 1 et 2 et-présente donc deux arêtes 87, 88 et biseaux internes 89, 90 et, entre ceux-ci, une surface cylindrique 91 Une rainure de guidage externe 92 divise la surface d'enveloppe cylindrique en deux surfaces égales 93 et 94. Conme sur la figure 4, l'outil 86 est représenté monté dans un porteoutils 95, plat dans le plan de coupe choisi et qui présente un évidement 96 Pour ménager un dégagement, on incline sur le porte-outils les surfaces d'appui et les nervures de guidage de l'évidement 96 Un pied 97 agit de la même manière que sur la figure 4. La monture représentée sur la figure 5 comprend encore un moyen de serrage 98 qui comporte une piêce presseuse 99 engagée dans un évidement 100 du porte-outils 95 qui se fond avec l'évidement 96 Une surface 101 prévue à une ex- trémité de la pièce presseuse bute contre une surface 102 , de l'évidement 100, et une vis 103 vissée dans le porte- outils 95 presse contre la surface 91 de l'outil une surfa- ce en forme de cylindre partiel 104 prévue à l'autre extré- mité de la pièce presseuse Ainsi, dans cette réalisation, la surface cylindrique interne 91 de l'outil sert de surfa- ce de serrage, vis-à-vis de laquelle une surface convexe de la pièce presseuse agit en surface d'appui. La figure 6 représente schématiquement un agencement permettant de faire tourner un outil 108 suivant l'invention, qui demeure maintenu dans un porte-outils 106 par un moyen de serrage 107. Un alésage cylindrique 109 est ménagé dans le porte- out-ils 106 tangentiellement à l'outil 108 Dans l'alésage est insérée une vis 110, dont les filets coopèrent avec une gorge à pas de vis sans fin ménagée dans le porte-outils. La vis 110 se termine à l'avant par un doigt de guidage 111 qui est guidé dans un prolongement de diamètre réduit 112 de l'alésage 109 Pour faire tourner l'outil afin d'amener en action un nouveau tronçon d'arête, on visse la vis 110, en agissant sur sa poignée 113, dans l'alésage 109 au moyen de filets coopérants Une fois la vis 110 vissée à fond dans l'alésage, on desserre légèrement le moyen de serrage 107, après quoi une nouvelle rotation de la vis 110 provo- que une rotation de l'outil dans le sens horaire sur la fi- gure 6. La gorge ou rainure à pas de vis sans fin peut être prévue au fond d'une rainure de guidage ou sous forme de gorge indépendante C'est ce second cas qui est illustré à titre d'exemple par la figure 7, sur laquelle un outil de coupe 114 présente une gorge médiane à pas de vis sans fin 115 et deux rainures de guidage 116 et 117 disposées symé- triquement par rapport à la gorge à pas de vis sans fin ainsi qu'aux deux arêtes coupantes de l'outil. La figure 8 représente une autre réalisation d'outil tubulaire 59 suivant l'invention, l'outil 59 présente des arêtes 60 et 61 Contrairement aux outils tubulaires précé- demment décrits, l'outil 59 présente une surface intérieure entièrement cylindrique et des biseaux formant arêtes 63 et 64 extérieurs Entre les arêtes 60, 61 ou les biseaux 63, 64 s'étend une surface cylindrique divisée en deux surfaces égales 66 et 67 par un évidement de guidage médian 65 On conçoit que suivant ce mode de réalisation, quand la lon- gueur axiale de la surface extérieure cylindrique 66, 67 est relativement faible, l'importance de la rainure de guidage est encore plus grande que dans les cas o la surface cylindrique extérieure s'étend sur toute la longueur de l'outil. La figure 9 représente en coupe un tambour tronconique 118 agencé pour servir de porte-outils vis-à-vis d'outils de coupe selon l'invention A cette fin, ce tambour 118 pré- sente une série d'évidements 119, 120, les évidements supé- rieurs '118 étant représentés munis de nervures de guidage 121, 122. Enfin, les figures 10 à 12 représentent schématiquement des exemples de machines comportant la mise en oeuvre de l'invention La figure 10 représente une déchiqueteuse cir- culaire réductrice (cf figure 9) dans laquelle une bille est ramenée à un diamètre donné La figure 11 montre une équarrisseuse qui ménage sur une bille des côtés plats paral- lèles La figure 12 représente une déchiqueteuse à disque dans laquelle une bille est débitée en copeaux. L'invention offre les avantages particuliers suivants Les forces de coupe axiales sont principalement trans- mises de l'outil au porte-outils par coopération entre la rainure de guidage de l'outil et la nervure de guidage du porte-outils Il suffit donc d'appliquer à l'outil des-for- ces de serrage relativement faibles, qui ne le déforment pas. L'outil est pleinement supporté axialement immédiate- ment derrière l'arête de coupe active ou, quand l'évidement de la monture est apte à recevoir une partie relativement grande de la circonférence de l'outil, comme dans le cas des figures 1 et 2, l'effet de support s'exerce symétriquement sur les deux côtés de l'arête active et aussi près que pos- sible de celle-ci. En outre, grâce aux surfaces de serrage séparées (tel- les que 36, 37 sur la figure 2), les forces de serrage sont dirigées à travers l'outil vers les surfaces d'appui à peu près diamétralement opposées (telles que 23, 24 sur la fi- gure 2) du porte-outils. REVENDICATIONS l Outil de coupe ( 11) comprenant un corps qui a la for- me de base d'un cylindre droit complet, et a à l'une au moins de ses extrémités une arête coupante ( 12,13), caractérisé en ce que le corps d'outil présente au moins une rainure an- nulaire circonférentielle ( 17) située dans un plan radial entre les extrémités du corps. 2 Outil de coupe selon la revendication 1, dans -lequel le corps d'outil ( 11) a une arête tranchante ( 12,13) à cha- cune de ses extrémités, caractérisé en ce que la disposition de la rainure annulaire ( 17) ou des rainures annulaires ( 116,117) est symétrique entre les arêtes ( 12,13). 3 Outil de coupe selon la revendication 1, 2 ou 3, ca- ractérisé en ce que chaque rainure annulaire ( 17,116,117) à une section rectangulaire. 4 Outil de coupe selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'une rainure ou gorge ( 115) est à pas de vis sans fin. Outil de coupe selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que son rapport diamètre/ longueur axiale est sensiblement compris entre 1:1 et 2:1. 6 Monture pour outil de coupe cylindrique selon la re- vendication 1, caractérisée par un évidement en forme de cy- lindre partiel ( 22,77,96) ménagé dans une surface d'un porte- outils ( 20,76,95), lequel évidement présente au moins une nervure en forme d'anneau partiel ( 25,26,122) concentrique à l'axe de l'évidement ( 22,77,96), et par des moyens de ser- rage ( 27,79,98) reliés au porte-outils ( 20,76,95) et compor- tant une surface en cylindre partiel ( 36,37,104) agencée pour enserrer un outil cylindrique ( 11,68,86) entre elle-même et l'évidement en cylindre partiel ( 22,77,96) du porte-outils. 7 Monture selon la revendication 6, caractérisée en ce que la disposition de la nervure, ou d'un groupe de plusieurs nervures, est symétrique par rapport à l'évidement en cylin- dre partiel ( 22,77,96). 8 Monture selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que chaque nervure ( 25,26,122) a une section rectangu- laire. 9 Monture selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que la surface en cylindre partiel du moyen de serrage ( 27) comprend deux parties de surface angu- lairement espacées ( 36,37). Monture selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que le moyen de serrage ( 27,79,98) comprend des moyens à filets coopérants ( 31,33,81,84,103) agencés pour exercer une force de serrage afin d'enserrer 1 ' outil ( 11,68,86) entre la surface en cylindre partiel et 1 ' évidement en cylindre partiel. 11 Monture selon l'ne quelconque des revendications 6 à 10, caractérisée par un alésage cylindrique ( 109) ménagé dans le porte-outils ( 106), l'axe de l'alésage étant sensible- ment tangent à l'évidement en cylindre partiel. 12 Combinaison d'un outil de coupe cylindrique ( 11,68, 86) selon une quelconque des revendications 1 à 5 et d'une monture pour ce dernier selon une quelconque des revendica- tions 6 à 11, caractérisée en ce que l'outil ( 11) a une arête coupante ( 12,13,69,70,87,88) à l'une au moins de ses extrémi- tés et au moins une rainure annulaire ( 17,73,92) sur son pourtour, et qe ce que la monture comporte un évidement en cylindre partiel ( 22,77,96) ménagé dans une surface d'un porte-outils ( 20,76,95) et un moyen de serrage ( 27,79,98) re- lié au porte-outils, comportant une surface en cylindre par- tiel ( 36,37,104), l'évidement en cylindre partiel ( 22,77,96) et la surface en cylindre partiel ( 36,37,104) ayant un rayon adapté au rayon de l'outil de coupe cylindrique ( 11,68,86), l'évidement cylindrique ( 22, 77,96) comportant au moins une nervure annulaire ( 25,26,122) agencée pour s'engager dans une rainure correspondante ( 17,73,92) d'un outil de façon que le déplacement axial de l'outil soit interdit quand l'outil est logé dans l'évidement en cylindre partiel ( 22,77,96) et enser- ré entre celui-ci et la surface en cylindre partiel ( 36,37, 104).