Brevet FR2531887A1 — publié le 19840224

"Outil de frai sage avec organes de coupe insérés La présente invention concerne un outil de fraisage pourvu de couteaux incorpores dits "à mise rap portée," Des outils de fraisage avec dents de coupe rapportées sont connus,par exemple les fraises utilisées pour la faorication de roues dentées. Egalement sont connues des fraises pourvues de plaquettes de coupe interchangeables. Ces modes de réalisation conviennent seulement pour des outils de grandes dimensions, car les moyens prévus pour la mise en place des insertions ou des plaquettes de coupe occupent un volume important sur l'outil. D'autre part, de tels outils sont très coûteux. Dans une fraise frontale, incluse dans l'état de la technique (demande de brevet DE.G. 81 30 105.7), sont prévues une pièce extérieure et une pièce intérieure, qui sont constituées à la manière d'une pince de serrage1 fraise dans laquelle les plaquettes de coupe interchangeables sont bloquées dans des fentes radiales de la pièce intérieure par application d'une force axiale sur la pièce extérieure. Avec ce mode de construction, il est possible de réaliser, à un prix plus écono mique, des fraises frontales de diamètre relativement faible ( le double de la largeur des plaquettes de coupe). Ce pendant, une utilisation pour des fraises à doigt ou pour des fraises de profilage n'est pas possible, en raison du mode de blocage et de la forme des arêtes de coupe sur les plaquettes.Pour procéder à un échange des plaquettes de coupe, il est nécessaire de démonter la fraise hors de la machine. Un autre inconvénient réside dans le nombre limité de couteaux qui peuvent être prévus lors de diamètres aussi faibles que possible. En effet, dans de nombreux cas, il est désiré' de disposer de plus de quatre couteaux, en vue d'accrortre la vitesse de fraisage ou pour pouvoir réaliser une meilleure surface de l'usinage. La présente invention, compte tenu de ce qui précède, a pour but de réaliser un outil de fraisage pouvant être fabriqué à un moindre coût, qui puisse être con çu comme fraise frontale, fraise à doigt, ou fraise de profil, et sur lequel puisse être prévu un grand nombre de dents, même dans le cas de faibles diamètres d'outil. Dans ce but, l'invention a pour objet un outil de fraisage à unités rapportées, caractérisé par une pièce d'insertion rapportée oonstituée essentiellement par un corps de révolution présentant une plu- ralité d'arêtes de coupe, qui est maintenu centré, par or- ce ou par engagement de forme, dans un évidement central de la face frontale d'une tige d'outil destinée à être bloquée dans un mandrin de serrage. Un tel outil peut être fabriqué sous des formes les plus diverses, et à moindre prix, même dans le cas de petits diamètres. Conformément à l'invention, suivant un mode de réalisation, la mise rapportée est constituée en un matériau possédant une résistance mécanique supérieure à celle de la tige d'outil et réalisable par formage sans enlèvement de copeaux, et, avantageusement, en un matériau fritté. Les installations actuellement dispo niables permettent une fabrication de plaquettes de mises rapportées pourvues de qualités de dimensions et d'état de surfaces telles que,--pour la réalisation de différents types, aucune opération de Dost-usinage par enlèvement de copeaux n'est plus nécessaire. Pour la. fixation de la mise rapportée, l'invention prévoit son insertion par constriction dans un évidement de l'outil. Un inconvénient réside cependant dans le fait: que la plaquette rapportée, lorsque les arêtes de coupe- sont émoussées, ne peut pas être affûtée à nouveau ni échangée, mais qu'elle doit être rebutée en commun avec la tige d'outil. C'est pourquoi il est avantageux de prévoir, conformément à l'invention, un matériau à résistance mécanique plus élevée. En vue de permettre un échange de la mise rapportée, il est prévu, conformément i l'invention, que la tige, à partir de sa face frontale présentant l'évide- ment, soit pourvue d'au moins une fente traversante et la pièce d'insertion est immobilisée dans l'évidement entre les portions de tige qui délimitent la ou les fentes, par un moyen de serrage actionné de l'extérieur. Dans ce cas, les deux portions de la tige qui sont délimitées par la fente, sont assemblées et bloquées entre elles au moyen d'une vis agissant perpendiculairement à la fente. La partie fendue de la tige présente une surface conique extérieure, contre laquelle peut s'appliquer une surface conique intérieure d'une bague entourant la tige, qui est déplaçable axialement et peut être bloquée en position. Au lieu d'un blocage analogùe à celui d'une pince de serrage, l'invention prévoit également un blocage radial. Dans ce but, la tige présente un évidement s'étendant radialement, du pourtour vers l'intérieur, se raccordant à l'évidement central, dans lequel est montée une pièce de forme correspondante, fixée au moyen d'au moins une vis radiale, la pièce d'insertion étant coincée entre la dite pièce de forme et la portion de tige qui lui fait face. Pour améliorer l'effet de blocage et le centrage, il est prévu, conformément à l'invention, que l'évidement, en partant du côté frontal de la tige s'élargit en cône vers l'intérieur, tandis que la mise rapportée présente une surface enveloppe conique correspondant à cet élargissement. La mise rapportée peut de même, présenter une surface enveloppe bombée destinée à s'appliquer contre l'élargissement conique de l'évidement, ce qui facilite l'insertion axiale de la mise rapportée dans la tige. Suivant une autre caractéristique de réalisation de l'invention, la pièce d'insertion se rétrécit en cône en direction du côté opposé à ses arêtes de coupe, et l'évidement est en forme de cône correspondant, la pièce d'insertion étant bloquée dans la tige, au moyen d'un élément traversant axialement la pièce d'insertion et exer çant une force axiale Cette disposition permet, en comparaison avec les formes indiquées précédemment, d'adopter des sur face s coniques aussi grandes que possible assurant une surface d'appui excellente pour la mise rapportée sur la tige. Cet avantage peut encore être accru en prévoyant que le cône de l'insertion etou le cône de l'évidement sont pourvus 'de cannelures de surface. En plus de la simplicité de constitution, ce mode de réalisation, avec son installation de-blocage à actionner à partir de la face frontale de l'outil, comporte certains avantages d'emploi. La mise rapportée peut être échangée sans nécessiter le démontage de l'outil de fraisage hors de la- machine. Ainsi, un nouveau-rdglage de l'outil est évité, ce qui constitue un avantage important, notamment dans le cas de machines à commande numérique. En vue d'assurer un entraSnement sans incident de l'insertion avec l'axbre, notamment dans le cas de sollicitations importantes ou heurtées, l'invention prévoit un mode d'entrarnement supplémentaire en engagement de forme applicable dans tous les modes de réalisation précédents. Il est prévu, à cet effet, un appendice saillant sur la tige ou sur l'insertion, auquel correspond un évidement sur l'autre pièce. Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, concentriquement à l'évidement, est vissé dans la tige, un organe entratneur qui présente au moins un appendice ou un évidement qui correspond avec au moins un évidement ou un appendice de la pièce d'ir,sertion, L'invention est expliquée ci-après à l'aide. d'exemples de réalisation avec référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue d'une fraise de forme avec insertion incorporée par constriction, - la figure 2 montre une fraise de pro filage avec une insertion qui est bloquée par action radiale, - la figure 3 montre une fraise de profilage qui est bloquée à la manière d'une pince de serrage, - la figure 4 montre, à échelle agrandie, un autre mode d'exécution utilisable au choix, - la figure 5 montre une fraise frontale qui est bloquée au moyen d'une pièce de forme déplaçable radialement. - la figure 6 montre une fraise frontale avec un dispositif traversant coaxial de fixation de l'insertion, - la figure 7 est une vue, à plus grande échelle, pour la fraise de la figure 6, - la figure 8 est une vue en perspective de l'entrainement pour la fraise de la figure 6, - la figure 9 est une vue d'une autre forme de ltentratnement applicable aux fraises des figures 1 à 3. La figure 1 représente une fraise de forme composée d'une tige cylindrique 1 et d'une insertion ou mise rapportée 3 qui est montée par constriction dans un évidement 2 du côté frontal. L'insertion 3 présente, sur son pourtour, des dents 5 pourvues d'arêtes de coupe 4. Elle est pourvue d'un tourillon 6 qui est engagé dans I'vl- dement 2, et dont le diamètre extérieur, à la températupe normale, est supérieur au diamètre intérieur de l'évidement. Pour accroftre la sécurité à l'égard d'une rotation relative et ainsi d'une séparation de l'insertion, il peut être prévu un dispositif de blocage contre la rotation, lequel, dans sa forme la plus simple, peut consister en une goupille 7 engagée dans la tige 1. La figure 2 représente une fraise de profilage qui se compose d'une tige cylindrique il et d'une insertion de coupe 13 qui est maintenue, par coincement, dans un évidement 12 de la face frontale de la tige. Cette insertion est pourvue, sur sa face frontale, de dents 15 qui présentent des arêtes de coupe 14. Sur la face opposée de la pièce d'insertion 13, est prévu un tourillon conique 16 à section transversale croissante vers l'arrière, qui est engagé dans un évidement 12, lequel est de forme conique conjuguée. La surface enveloppe du tourillon 16 s'applique contre la paroi intérieure de l'évidement conique 12. La tige 11 est pourvue d'une fente 17, partant de sa face frontale antérieure, vers l'arrière.Les deux portions 17' et 17 qui délimitent la fente peuvent être comprimées et rapprochées l'une de l'autre au moyen d'une vis 18 dans le but d'un blocage. De cette manière, l'insertion 13, en raison de la force axiale produite dans l'évidement conique, est tirée, avec sa surface d'application 19, contre la surface frontale 10 de la tige 11. Comme exemple d'un dispositif de sécurité contre une rotation réciproque entre la tige 11 et l'insertion 13, il est prévu au moins un nez 20 saillant sur la face rontale 10 et s'étendant, en direction axiale, dans un logement correspondant 21 de la pièce d'insertion 13. Au lieu de produire une force de coincement au moyen de la. vis radiale 18, il est également possible, comme le montre la figure 3, de prévoir un filetage 23 agissant dans le sens axial. La tige 24 est, dans ce cas, pour- vue de plusieurs fentes, et les fentes 25 sont entourées par une bague 26 qui s'applique, avec un cône intérieur côté frontal 27, contre un cône extérieur 28 de la tige0 En faisant tourner l'anneau fileté disposé derrière la bague 26, les deux cônes 27, 28, sont comprimés l'un contre l'autre, le cône extérieur 26 tend à se déformer' radiale- ment vers l'intérieur, de telle sorte qutil presse la pa-roi intérieure de ltévidement 12 contre la surface envelop- pe du tourillon conique 16 de l'insertion 13. Le tourillon l6 qui s'élargit coniquement en diamètre, peut soulever certains problèmes lors de l'enga- gement axial de l'insertion 13. Ces difficultés sont évitées avec un tourillon à double cône, c'est-à-dire qui s'élargit d'abord coniquement en diamètre et se réduit en- suite coniquement. Il est cependant encore préférable d'utiliser un tourillon à surface bombée 31, tel que représenté en figure 4. La partie conique réduite en diamètre en direction de la face frontale assure, sous l'effet d'une légère pression axiale, une expansion de la partie fendue de la tige 11, 24, qui rend possible l'introduction dans l'évidement 12, et la forme bombée assure une application optimale de la paroi intérieure de l'évidement conique 12 contre la surface enveloppe du tourillon 31. La figure -5 représente un mode de réalisation analogue à celui de la figure 2, mais prévoyant une introduction radiale de la pièce d'insertion. Une tige 33 avec l'évidement conique 12 présente un évidement 34 à gradin s'étendant radialement vers l'intérieur qui présente seulement environ la moitié de la portion 35 de la tige entourant l'évidement 12. Une pièce d'insertion 40, constituée pour des travaux de fraisage frontal ou des travaux de chanfreinement, peut être introduite radialîmcnt dans l'évide- ment 12.Une pièce de forme 32 qui remplit presque complètement l'évidement 34 est alors fixée avec une vis 36 sur la tige 33 ce qui a pour effet de coincer la pièce d'insertion 40 entre la paroi intérieure restante de l'évidement conique 12 et un évidement de forme conique çorres- pondante de la pièce de forme 32. La surface d'appui 38 de la pièce de forme, qui est inclinée par rapport à l'axe 37 de la tige, assure l'application de la pièce d'insertion 40, avec sa face frontale 79, sur le fond de l'évide- ment 12. Dans les exemples représentés aux figures 3 et 4, -il est supposé que l'organe de blocage contre la rotation, s'il existe, ne se trouve pas dans le plan de coupe et, par conséquent, n'est pas visible de l'extérieur. Une autre'possibilité de réalisation pour une fraise pourvue d'une insertion à couteaux de coupe, maintenue par force ou par engagement de forme, est représentée aux figures 6 à 8, également sous la forme d'une fraise frontale, ou de creusement, ou analogue. Une tige d'outil 21 est pourvue, sur sa face frontale, d'un évidement concentrique 42, qui se rétrécit en cône vers l'intérieur, et auquel se raccorde un perçage fileté 43. Dans ce filetage, un organe entraîneur 45 pourvu de deux nez 44, est vissé, qui s'appuie sur une surface annulaire 46, à l'extrémité de l'évidement 42. Dans l'évidement 42, une pièce d'insertion 47 est disposée, pourvue de dents 49 présentant des arêtes de coupe 49, et pourvue d'une surface enveloppe conique 50, qui s'applique contre la paroi intérieure de l'évidement 42.Cette pièce d'insertion 47 est maintenue axialement et bloquée dans le siège conique au moyen d'une vis centrale 51 qui est vissée dans l'organe entratneur 45. Pour s'opposer'à une rotation réciproque, lesnez 44 de l'organe entratneur 45, sont engagés dans des encoches appropriées 52 de la pièce d'insertion 47. Au lieu de l'organe entraîneur 45, il est possible de prévoir, pour s'opposer à une rotation réclpro que, que la surface enveloppe 50 et/ou la paroi intérieure de l'évidement 42 soient pourvues de cannelures longit1~d- nases. Lors du serrage de la vis centrale 51, qui est alors vissée directement dans la tige, les cannelures staccr- chent dans la pièce opposées La pièce d'insertion 47 est fabriquée, comme dans les exemples précédemment décrits des pièces 3, 13, 40, par formage sans enlèvement de copeaux. Un procédé bien approprié consiste alors en un frittage d'un métal dur ou d'autres matériaux analogues.Selon les exigences de précision formulées, il suffit alors d'usiner éventuellement par enlèvement de matière, par exemple par meulage, un petit nombre d'emplacements nécessaires. Ces emplacements indiqués en figure 7 sont les arêtes de coupe 60, un angle d'attPiuefrontal 61 éventuellement nécessaire, diffèrent de la pièce frittée, ainsi que la surface enveloppe 50. De cette manière, les pièces d'insertion son-t de fabrication peu coûteuse et peuvent être considérées comme des fraises à jeter après usure9 La constitution des fraises et leurs couteaux n'est pas limitée aux formes décrites et représentées. De nombreuses autres formes sont possibles. De même, pour le dispositif de sécurité contre une rotation réciproque, la figure 9 ne constitue qu'un exemple possible9 Les nervures 62-disposées en croix, prévues sur la tige ou sur la pièce d'insertion, peuvent présenter une autre section transversale et s'engager dans des rainures correspondantes de l'autre pièce. De même, la vis de réglage 55 représentée en figure 6 peut être remplacée par un autre organe de rôle analogue notamment dans les figures 1 à 5.