Brevet FR2552354A1 — publié le 19850329

La présente invention se rapporte, d'une manière générale, au domaine technique du perçage, et concerne plus particulièrement un foret ou une mèche, pour perçage sans avant-trou, ou un outil annulaire de coupe, destiné à percer des trous, tel qu'un alésoir ou une fraise à trou L'outil de coupe annulaire présente plusieurs dents de coupe, qui sent montées autour d'un corps cylindrique, et qui comportent chacune une arête de coupe interne et une arête de coupe externe. Dans le domaine technique des outils de coupe annulaires, destinés à percer des trous, il est connu de former sur les outils une pluralité de dents de coupe, chacune des dents de coupe étant divisée en arêtes de coupe interne et externe Des exemples de tels outils annulaires 15 de coupe de l'état de la technique sont décrits dans les brevets des EtatsUnis d'Amérique n 3 609 056 et 3 860 354 ainsi que dans le brevet redélivré des Etats-Unis d'Amérique n 28 416 Un inconvénient des outils de coupe annulaires destinés à percer des trous et appartenant à l'état de la technique illustré par les brevets mentionnés précédemment, est qu'ils sont d'une structure compliquée, et, en conséquence, de fabrication coûteuse, d'un entretien coûteux, et en particulier coûteux à réaffuter Un inconvénient supplémentaire des outils de coupe annulaires de l'état de la technique est qu'ils n'assurent pas une taille propreet nette, telle que l'on puisse obtenir un alesage ou un trou de surface lisse et nette, car les arêtes de coupe interne et externe des outils de ce type de l'état de la technique n'effectuent pas des tailles ou coupes complémen30 taires précises, ce qui entraîne un arrachement du métal par frottement ou par grattage, et un effet inefficace de brisure et d'enlèvement des copeauk Un autre inconvénient de l'outil de coupe de l'état de la technique représenté dans le dernier brevet mentionné ci- dessus est que le point 35 d'attaque, entre les arêtes de coupe interne et externe, présente une tendance à se rompre au cours de la première partie de la durée de vie de l'outil, ce qui réduit l'effi- cacité de l'outil et sa durée de vie. Conformément aux principes de la présente invention, on propose un outil de coupe annulaire, qui est à centre libre, et qui comporte plusieurs dents de coupe qui 5 sont également espacées circonférentiellement autour d'une extrémité axiale d'un corps cylindrique Chaque dent de coupe présente une arête de coupe interne et une arête de coupe externe Les extrémités internes des arêtes de coupe internes et des arêtes de coupe externes qui se correspondent 10 deux à deux se rencontrent au niveau d'un point central ou point d'attaque, dans le même plan transversal Le point d'attaque de chaque dent de coupe commence une taille ou une coupe sur une piece à usiner, à la fois axialement et circonférentiellement Les arêtes de coupe internes et 15 externes sont agencées et disposées selon un agencement structurel nouveau, comme cela est décrit plus en détail cidessous Une rainure est formée entre deux dents de coupe consécutives, de manière à coopérer avec les arêtes de coupe interne et externe d'une dent afin d'éloigner les copeaux 20 des arêtes de coupe, selon deux écoulements de copeaux orientés qui sont commandés par trois plans, et d'une manière plus efficace que cela n'était obtenu précédemment dans les brevets de l'état de la technique présentés cidessus L'outil de coupe annulaire selon la présente inven25 tion réalise un trou net, sans que des copeaux ne restent en suspension, pendant une opération de perçage du'trou. L'outil de coupe annulaire conforme à la présente invention fonctionne en permettant une taiile plus libre et avec une puissance moindre que celle nécessaire auparavant, en 30 entraînant un endommagement minimum des dents de coupe. L'outil de coupe annulaire conforme à la présente invention est moins coûteux et plus facile à-entretenir et à réaffûter que les outils de coupe annulaires de l'état de la technique présenté ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un outil de coupe annulaire réalisé conformément aux principes de la présente invention, la figure 2 est une vue frontale en bout de l'organe de coupe annulaire représenté sur la figure 1, selon la ligne 2-2 de cette dernière, et en regardant dans la direction des flèches, la figure 3 est une vue en élévation latérale 10 partielle et à plus grande échelle de l'outil de coupe annulaire représenté sur la figure 2, selon la ligne 3-3 de celle-ci et en regardant dans la direction des flèches, la figure 4 est une vue partielle en perspective et en élevation du point d'attaque de la dent de coupe utilisée dans la structure de l'outil de coupe annulaire conforme à l'invention, cette figure représentant également les arêtes de coupe interne et externe, la figure 5 est une vue frontale en bout et partielle, similaire à la figure 2, d'un outil de coupe annulaire modifié et représentant une dent de coupe modifiée utilisée dans le cadre de l'invention, et la figure 6 est une vue partielle en élévation d'une dent de coupe utilisée dans le cadre de l'invention, cette figure représentant les deux pistes d'écoulement des 25 copeaux, et les deux directions des écoulements de copeaux. En se référant aux dessins, et en particulier à la figure 1, la référence 10 désigne, d'une manière générale, un outil de coupe annulaire à centre libre, réalisé conformément aux principes de la présente invention L'outil 30 de coupe annulaire 10 comprend un corps d'outil, désigné d'une manière générale par la référence 11, et une tige ou queue, désignée d'une manière générale par la référence 12 La queue 12 présente un diamètre externe de taille standard, afin de permettre l'interchangeabilite de l'outil 35 et sa coopération avec un mécanisme d'entraînement classique. Une pairede plats 13, convenables pour un serrage par le mandrin, est formée sur la périphérie de la queue 12 afin de constituer un moyen d'entraînement de l'outil 10 sans glissement. La queue 12 de l'outil de coupe annulaire présente un alésage axial 14 L'alésage axial 14 communique, à son extrémité interne, avec un alésage axial 15 de plus grand diamètre, qui est ménagé dans le corps 11 de l'outil. Il doit être bien compris que l'outil de coupe annulaire peut être réalisé de manière à présenter toutes longueurs et tous diamètres désirés Dans un mode de réalisation particulier, l'outil comprend une queue de 22 mm de longueur et un corps d'outil ayant une longueur de 38,1 mm Le diamètre externe de la queue est de 19,05 mm Le diamètre externe du corps d'outil est de 20,62 mm L'alésage 14 a un diamètre de 6,35 mm, et l'alésage 15 a un diamètre de 15 13,27 mm L'épaisseur de paroi du corps d'outil est de 4,06 mm Comme représenté sur la figure 1, l'alésage 15 présente une partie de diamètre interne variable ayant une longueur de 6, 35 mm, qui est désignée par la référence 17. Ladite partie de diamètre interne variable présente une 20 dépouille vers l'arrière ou une conicité inverse de 3 , qui commence à l'extrémité de coupe du corps 11 de l'outil, et qui est désignée par la référence 16 Cette dépouille vers l'arrière de la partie de diamètre interne variable minimise les frottements de taille internes. Comme représenté sur la figure 1, le corps 11 de l'outil présente une dépouille vers l'arrière 18 de 0,06 mm par centimètre Comme représenté sur la figure 2, l'extrémité de coupe du corps 11 l de l'outil comprend six dents de coupe espacées circonférentiellement l'une 30 de l'autre, et qui sont chacune désignées d'une manière générale par la référence 20 Comme représenté sur les figures 1 et 2, les dents de coupe 20 sont espacées l'une de l'autre par six hélices ou cannelures hélicoïdales 22 disposées longitudinalement Les cannelures hélicoïdales 22 sont séparées l'une de l'autre par des témoins hélicoïdaux et longitudinaux 23 Chacune des cannelures hélicoïdales 22 est constituée par une hélice à 35 qui, dans ledit mode de réalisation présenté ci-dessus, a une profondeur de 2, 03 mm et une largeur comprise entre 4,76 et 7,94 mm Les cannelures hélicoïdales 22 délimitent des pistes, sur l'extérieur du corps 11 de l'outil, qui repous5 sent les copeaux vers le haut et à l'extérieur du trou qui est percé par l'outil de coupe annulaire 10. Comme représenté sur la figure 2, chacune des dents de coupe 20 comporte une arête de coupe interne 30 et une arête de coupe externe 31 Comme représenté sur la 10 figure 4, l'arête de coupe interne 30 présente une face radiale 24, et l'arête de coupe externe 31 présente une face radiale 25 Chacune des faces radiales 24 est formée par une rainure 21 qui est fraisée dans la paroi latérale du corps de l'outil qui est adjacente au départ de l'hélice.5 à 35 ' correspondant à la cannelure hélicoïdale 22 adjacente. Chacune des rainures 21 est constituée par une gorge de 3,17 mm de large ayant un rayon de 1,59 mm fraisé dans le corps de l'outil 11 selon un angle combiné de 28 par 45 ', et sur une profondeur axiale de 0,76 mm, comme indiqué par 20 la référence 19 sur la figure 1. Comme représenté sur la figure 1, l'angle de l'hélice de 35 de chaque cannelure 22 est désigné par la référence 26 Les faces radiales 25 des arêtes de coupe externes 31 sont formées par les extrémités supérieures des 25 faces latérales radiales arrière 27 des cannelures 22 Comme représenté sur la figure 4, le point d'attaque de coupe de chacune des dents de coupe 20 est désigné par la référence 32 La largeur radiale de chacune des arêtes de coupe externes 31, à partir du point d'attaque 30 de coupe 32, et radialement vers l'extérieur jusqu'au côté externe 34 (figure 2) de l'outil de coupe est d'une largeur de 2,03 mm La largeur radiale de chacune des arêtes de coupe internes 30 est également de 2,03 mm, et cette largeur est la distance radiale mesurée à partir du point d'attaque 35 de coupe 32 de l'arête de coupe interne 30 jusqu'à la périphérie de l'alésage 15. Comme représenté sur la figure 6, chacune des arêtes de coupe externes 31 a un angle de dégagement latéral qui s'étend radialement vers l'extérieur selon un angle dont la valeur préférée est voisine de 12 , et qui est désigné par la référence 39 Chacune des arêtes de coupe internes 30 a un angle de dégagement latéral dont la valeur préférée est voisine de 25 et qui s'étend radialement vers l'intérieur, comme indiqué par la référence 40 Comme représenté sur la figure 3, chacune des arêtes de coupe externes 31 a un angle de dépouille d'environ 12 , et cet angle est 10 indiqué par la référence 38 Chacune des arêtes de coupe internes 30 a un angle de dépouille d'environ 20 , qui est indiqué par la référence 35 L'angle de la face supérieure sensiblement mutuelle de chacune des arêtes de coupe internes et externes 30 et 31 est désigné par la référence 37 sur 15 la figure 3, et il est d'environ 28 ' L'angle de la face inférieure de chacune des arêtes de coupe internes est désigné par la référence 42 et il est d'environ 28 L'angle de la face inférieure de chacune des arêtes de coupe externes est d'environ 30 ' et il est désigné par la référence 36 20 sur la figure 3. Les dimensions mentionnées ci-dessus pour les différentes parties de l'outil 10 sont typiques d'un outil de coupe annulaire ayant un diamètre de 20,64 mm Cependant, il doit être bien compris que les dimensions cidessus varient pour d'autres tailles d'outils de coupe annulaires, par exemple, l'angle de dépouille 38 pour chacune des arêtes de coupe externes peut varier dans une plage allant de 8 à 15 L'angle de dépouille 35 pour chacune des arêtes de coupe internes peut varier dans une plage allant de 10 à 20 L'angle 42 de la face inférieure des arêtes de coupe internes peut varier dans une plage allant de 26 à 32 . L'angle 36 de la face inférieure des arêtes de coupe externes peut varier dans une plage allant de 30 à 38 L'angle 40 de dégagement latéral des arêtes de coupe internes peut 35 varier dans une plage allant de 20 à 30 , et l'angle de dégagement latéral 39 des arêtes de coupe externes peut varier dans une plage allant de 7 à 15 Le rayon de chacune des rainures 21 peut varier dans une plage de valeurs allant de 1,59 à 2,38 mm, et chaque rainure commence axialement vers l'intérieur, à partir du coin 42 ' situé le plus à l'intérieur (figure 4) sur l'arête de coupe interne 30, à une distance de 0,76 mm, selon un angle de 28 avec une inclinaison de 45 et avec un angle radial de O par rapport à la ligne centrale du corps cylindrique 11. Comme représenté sur la figure 2, le point interne ou extrémité interne 42 ' de l'arête de coupe interne 10 30 est de 8 en arrière d'une ligne radiale qui relie le point d'attaque 32 et le point externe de l'arête de coupe interne Le point externe 43 de l'arête de coupe externe 31 est également de 8 e en arrière d'une ligne centrale qui relie le point d'attaque 32 de la coupe et le point interne 15 de l'arête de coupe externe. En utilisation, l'outil de coupe annulaire 10 à centre libre-est forctiorellement mté sur une mniachine outil convenable, telle qu'une perceuse à base magnétique, et il peut être utilisé pour percer des trous dans des pièces, d'une manière rapide et efficace L'outil de coupe annulaire 10 conforme à la présente invention est particulièrement destiné à être utilisé en construction mécanique, lorsqu'il est nécessaire de percer des trous de grand diamètre dans des organes structurels métalliques, d'une 25 manière rapide et efficace On constate qu'en raison de la structure nouvelle des arêtes de coupe internes 30 et externes 31, respectivement, de l'outil 10, c'est -le point d'attaque de coupe 32 de chaque dent de coupe 20 qui vient d'abord en contact avec une pièce à usiner Le point d'attaque de coupe 32 pénètre à la fois axialement et circonférentiellement dans une pièce, et ceci se produit de manière efficace car le point d'attaqué 32 est le point initial d'attaque qui coincide avec la séparation des forces de taille Le fait que le point d'attaque 32 vienne le 35 premier en contact avec une pièce à usiner entraîne une taille plus libre et plus facile, avec un moindre couple que celui qui est nécessaire pour des outils de coupe simi- laires de l'état de la technique La structure nouvelle de l'outil 10 conforme à la présente inventioa, avec son point d'attaque 32, permet également à l'outil 10 d'Itre fabriqué avec une épaisseur plus faible au niveau des parois latérales, ce qui est un avantage et permet de réaliser un outil de coupe efficace de poids minimum Le point d'attaque 32 de la taille n'est pas soumis à une usure excessive, car il est entouré d'une masse suffisante pour dissiper la chaleur produite pendant la taille, ce qui 10 augmente en conséquence l'efficacité et la durée de vie de l'outil. La figure 6 représente les angles de dégagement vers l'arrière 39 et 40 des arêtes de coupe externe 31 et interne 30, respectivement, et ce sont les deux plans diffé15 rents des arêtes de coupe 30 et 31, en combinaison avec le fait que l'outil de coupe se déplace axialement dans la surface 46 de la pièce, qui assurent une taille de copeaux dans trois plans, cette taille ayant pour effet de diriger les copeaux, en les enroulant, sur deux pistes 20 d'écoulement, en direction axiale, dans l'une des cannelures hélicoïdales 22 Les copeaux qui s'enroulent à partir de l'arête de coupe interne 30 s'écoulent axialement vers le haut en passant dans une piste d'écoulement désignée par la référence 45 sur la figure 6, tandis que les copeaux 25 formés par l'arête de coupe externe 31 s'écoulent axialement vers le haut en passant dans une piste d'écoulement 44. Il a été constaté que l'outil de coupe 10 conforme à la présente invention réalise un trou propre et net pendant la taille de ce trou, et que les arêtes de coupe 30 interne 30 et externe 31 coopèrent avec les cannelures hélicoidales 22 pour assurer une taille plus libre, nécessitant moins de puissance que celle requfse par les outils de coupe annulaires de l'état de la technique L'outil de coupe annulaire 10 selon la présente invention permet de forer un trou net avec une pression de taille inférieure à celle qui est nécessaire aux outils de coupe annulaires de l'état de la technique. La figure 5 est une vue partielle en bout d'un outil de coupe annulaire 10 a modifié et réalisé conformément aux principes de la présente invention Dans la structure modifiée de l'outil de coupe annulaire de la figure 5, les parties de l'outil 10 a qui sont les mêmes que les parties du mode de réalisation de l'outil de coupe annulaire représenté sur les figures 1 à 4, ont été désignées par les mêmes références numériques suivies de la lettre "a". Sur l'outil de coupe 10 a de structure modifiée représenté 10 sur la figure 5, chacune des arêtes de coupe externes 31 a et des arêtes de coupe internes 30 a, présente une forme légèrement concave vers l'intérieur sur le bord de sa face avant L'outil 10 a de la figure 5 présente toutes les autres caractéristiques de structure du premier outil 10 décrit 15 en référence aux figures 1 à 4. L'outil de coupe annulaire, à centre libre, destiné à percer des trous, et conforme à la présente invention, est destiné à être utilisé sur des perceuses industrielles fixes ou portables, afin de réaliser des trous 20 sans bavure, précis, au travers de plaques d'acier, d'aluminium et d'autres matériaux, sans qu'il soit nécessaire de former des trous pilotes et d'aléser,et du type destiné, par exemple, à être utilisé en construction mécanique afin de percer des trous de grande dimension dans des organes 25 structuraux métalliques. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier aux outils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Outil de coupe annulaire, destin à percer des trous, comportant une queue ( 12) et un corps cylindrique ( 11), solidaire de la queue et présentant une extrémité libre, ainsi qu'un alésage axial ( 14,15) percé dans l'outil, caractérisé en ce que; (a) ledit corps cylindrique ( 11) comporte plusieurs dents de coupe ( 20) espacées circonférentiellement l'une de l'autre, (b) chacune desdites dents de coupe ( 20) présente une arête de coupe interne ( 30) et une arête de coupe externe ( 31), (c) les extrémités internes des arêtes de coupe interne ( 30) et externe ( 31) sur chaque dent de coupe ( 20) 15 se rejoignent en un point d'attaque de coupe commun ( 32), (d) les arêtes de coupe interne ( 30) et externe ( 31) sont d'une égale largeur radiale, et le point d'attaque de coupe ( 32) se trouve axialement en avant des arêtes de coupe ( 32,31), (e) les différentes dents de coupe ( 20) sont circonférentiellement espacées l'une de l'autre et séparées par un nombre-égal de cannelures hélicoïdales ( 22) qui sont formées autour de la périphérie du corps cylindrique ( 11) et qui s'étendent longitudinalement sur celui-ci, (f) l'extrémité externe ( 42 ',43) de chacune des arêtes de coupe interne et externe ( 30,31) est disposée circonférentiellement en arrière d'une ligne radiale qui passe par le point d'attaque de coupe ( 32), et (g) la face radiale ( 25) de chaque arête de 30 coupe externe ( 31) est formée comme une continuation de la face latérale ( 27) de l'une des cannelures hélicoïdales ( 22), à l'extrémité libre du corps'cylindrique ( 11), et la face radiale ( 24) de chaque arête de coupe interne ( 30) est formée à l'extrémité libre du corps cylindrique 35 ( 11) par une rainure ( 21) formée dans la paroi interne du corps ( 11) et communiquant avec l'une des cannelures hélico dales ( 22). 2 Outil de coupe annulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que: (a) chacune des arêtes de coupe interne et externe ( 30,31) a un bord d'attaque rectiligne. 3 Outil de coupe annulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que: (a) chacune des arêtes de coupe interne et externe ( 30 a, 31 a) a un bord d'attaque concave vers l'intérieur. 4 Outil de coupe annulaire selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que: (a) chacune desdites rainures ( 21) présente un rayon choisi dans une plage de valeurs allant de 1,59 à 2,38 mm. 5 Outil de coupe annulaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que: (a) le rayon de chacune desdites rainures ( 21) commence axlalement vers l'intérieur à une distance de 0,76 mm à partir du coin ( 42 ') situé le plus à l'intérieur 20 sur l'arête de coupe interne ( 30), et selon un angle de 28 avec une inclinaison à 45 , et avec un angle radial de O par rapport à la ligne centrale du corps cylindrique ( 11). 6 Outil de coupe annulaire selon la revendica25 tion 5, caractérisé en ce que: (a) l'extrémité externe ( 42 ',43) de chacune des arêtes de coupe interne et externe ( 30,31) est disposée sur une ligne angulaire qui est disposée selon un angle de 8 vers l'arrière de ladite ligne radiale qui passe par 30 le point d'attaque de coupe ( 32). 7 Outil de coupe annulaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que: (a) chacune des arêtes de coupe externe ( 31) a un angle de dégagement latéral allant de 7 à 159, qui 35 s'étend radialement vers l'extérieur, et (b) chacune des arêtes de coupe interns( 30) a un angle de dégagement latéral allant de 20 à 30 , qui s'étend radialement vers l'intérieur. 8 Outil de coupe annulaire selon la revendication 7, caractérisé en ce que: (a) chacune des arêtes de coupe externes( 31) a un angle de dépouille ( 38) allant de 8 à 15 , et (b) chacune des arêtes de coupe internes( 30) a un angle de dépouille ( 35) allant de 10 à 20 . 9 Outil de coupe annulaire selon la revendication 8, caractérisé en ce que: (a) chacune des arêtes de coupe externes( 31) a un angle ( 36) de la face inférieure qui est compris entre et 38 ; et (b) chacune des arêtes de coupe internes( 30) a un angle ( 42) de la face inférieure qui est compris entre 15 26 et 32 . Outil de coupe annulaire selon la revendication 9, caractérisé en ce que: (a) la face radiale mutuelle des arêtes de coupe externe ( 31) et interne ( 30) présente un angle radial de 20 O O avec la ligne centrale du corps cylindrique ( 11). 11 Outil de coupe annulaire selon la revendication 10, caractérisé en ce que: (a) chacune desdites cannelures hélicoïdales ( 22) est une hélice ( 26) à 35 .