Brevet FR2561557A1 — publié le 19850927

Outil de coupe rotatif La présente invention concerne des perfectionnements aux outils de coupe rotatifs tels que les forets, les fraises à queue et analogues, qui exécutent principalement la coupe suivant la direction axiale de l'outil (le travail de perçage) ou la coupe suivant la direction axiale et la direction radiale (le travail de rabattage) de l'outil. Jusqu'à présent, il existait différents types principaux d'arêtes de coupe destinées à des forets qui effectuent principalement une coupe axiale, ou d'arêtes de coupe rotatives destinées à des fraises à queue qui effectuent principalement une coupe radiale: par exemple pour les forets, il existe un type dans lequel un taillant à angle négatif est formé sur la partie centrale de l'outil, ce taillant rejoignant une arête de coupe linéaire, ou bien un type jetable dans lequel la partie d'extrémité de la tête de l'outil est placée au centre par lequel passe l'axe de l'outil, les arêtes de coupe étant disposées radialement en s'étendant depuis la partie centrale de l'outil vers le bord ciroonférentiel extérieur; pour les fraises à queue, il existe un type dans lequel une arête de coupe linéaire s'étend depuis la position située au-dessus du centre par lequel passe l'axe de l'outil, vers la partie circonférentielle de ce dernier, ou bien un autre type dans lequel aucune arête de coupe n'est prévue dans la partie centrale de l'outil, etc. Cependant, dans le cas du foret dans lequel le taillant du type mentionné précédemment est tel qu'il est gêné dans son action centripète, il existe un certain inconvénient à accroître 'la charge de poussée et la puissance mécanique nécessaire pour le perçage et ceci ne fournit par un bon résultat du point de vue de la précision du trou percé, alors que le type jetable a l'inconvénient de faire l'objet d'une défaillance telle que la formation de copeaux au niveau de l'arête de coupe de la partie centrale par suite de la difference entre cette arête de coupe et l'arête de coupe sivuée sur le côté circonférentiel, ce qui augmente l'usure par frottement de l'arête de coupe circonférentielle, étant donné que toutes les arêtes de coupe sont linéaires depuis la partie centrale de l'outil vers la cir- conférence de celui-ci. En ce qui concerne la fraise à queue, il existe un point controversé tenant au fait que bien qu'une telle fraise puisse 3 réaliser de manière efficace une opération de coupe radiale étant donné que son arête de coupe est linéaire et que par ailleurs elle est située au-dessus du centre par lequel passe l'axe de l'outil, ou bien qu'elle n'est pas formée dans la partie centrale de l'outil, elle ne convient pas pour une coupe axiale. La présente invention a été réalisée en tenant compte des diffé- rents points de controverse tels que mentionnés plus haut et, dans le cas o elle est appliquée à des fraises à queue, elle permet non seulement la coupe axiale usuelle, mais également la coupe radiale, ce qui accroit le domaine de coupe de cet outil, en réduisant l'ébrèchement de l'arête de coupe et en améliorant le rendement de l'opération de coupe et, lors- quelle est appliquée à des forets, la présente invention réduit fortement la charge de poussée et la puissance utilisée dans la machine au moment du per- çage, empêche l'ébrèchement de l'arête de coupe qui a pour r8le de réaliser la découpe autour de la partie centrale de l'outil, ainsi que le dépôt de copeaux sur l'arête de coupe, et réduit l'usure par frottement du bord cir- conférentiel. Ainsi, la présente invention a pour but de fournir un outil de coupe rotatif qui augmente la précision du trou percé avec toute son action centripète; présente un bon rendement d'usinage et accroit la durée de vie de l'outil. Le premier type de solution à la présente invention, permettant d'atteindre l'objectif mentionné plus haut, consiste à fournir un outil de coupe rotatif dans lequel une partie concave est ménagée au niveau de la tête de l'outil, laquelle se présente sous la forme d'une plaque polygonale et comporte une arête de coupe inférieure ou bien une arête de coupe infé- rieure et une arête de coupe circonférentielle, cette partie concave étant située en un emplacement englobant la partie centrale de l'axe d'une tige sur laquelle la tête de l'outil est fixée, et s'étendant dans la direction allant de la face plane aux faces latérales de ladite tête de l'outil; le contour d'intersection formé par la partie concave, la face plane et les faces latérales de la tête de l'outil constitue une arête de coupe utilisée pour réaliser une opération de coupe autour de la partie du centre de rota- tion de l'outil; et le contour d'intersection des arêtes de coupe comporte une zone ne participant pas à la coupe, ayant une longueur de 0, 1 à 3 mm et disposée latéralement autour du centre par lequel passe l'axe de l'outil. Le second type de solution de la présente invention permettant d'atteindre l'objectif mentionné plus haut consiste à fournir un outil de coupe rotatif, dans lequel une partie concave est formée au niveau dela tête de l'outil, laquelle se présente sous la forme d'une plaque polygonale et comporte une arête de coupe inférieure ou bien une arête de coupe in- férieure et une arête de coupe circonférentielle, cette partie concave étant située dans une position dans laquelle la tête de l'outil est fixée fermement sur une tige en un emplacement englobant la partie centrale de l'axe de la tige, et s'étendant dans la direction allant de la face plane aux faces latérales de la tête de l'outil; la partie concave est constituée par au moins deux indentations; et le contour d'intersection formé par la partie concave, la face plane et les faces latérales de la tête de l'outil constitue une arête de coupe utilisée pour réaliser une opération de coupe autour du centre de rotation de l'outil. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui sera donnée ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 (a) est une vue de face d'une fraise à queue et la figure 1 (b) est une vue de dessous de la fraise visible sur la figure 1 (a); - la figure 2 est une vue à plus grande échelle de la fraise visible sur la figure 1 (b); - la figure 3 (a) est une vue de face d'un foret et la figure 3 (b) est une vue de dessous du foret visible sur la figure 3 (a); - la figure 4 (a) est une vue de face d'une tête d'outil jetable et la figure 4 (b) est une vue de dessous de la tête visible sur la figure 4 (a); - la figure 5 (a) est une vue de face d'une tête d'outil jetable de forme différente, et apte à être utilisée dans la présente invention, et la figure 5 (b) est une vue de dessous de la tête visible sur la figure (a); - la figure 6 (a) est une vue de face d'une fraise à queue et la figure 6 (b) est une vue de dessous de la fraise visible sur la figure 6 (a); - la figure 7 (a) est une vue de face d'une tête d'outil jetable et la figure 7 (b) une vue de dessous de la tête visible sur la figure 7 (a); - la figure 8 (a) est une vue de face d'une tête d'outil jetable de forme différente et apte à être utilisée dans la présente invention, la figure 8 (b) étant une vue de dessous de la tête visible sur la figure 8 (a) - la figure 9 (a) représente une variante à plus grande échelle de la partie concave d'une tête d'outil jetable et la figure 9 (b) est une vue à plus grande échelle de la tête visible sur la figure 7; et - la figure 10 (a) est une vue de face d'un foret alors que la figure 10 (b) est une vue de dessous du foret visible sur la figure 10(b). Pour commencer, la description va concerner une tête d'outil jetable (désignée ci-après simplement sous le terme de "tête d'outil") sur la base des figures 4 et 5. Les têtes d'outil 2, 21 se présentent sous la forme d'une plaque polygonale dont une face plane 21 devient une face d'affûtage au moment du montage de l'outil, et dont une face latérale devient une face en dépouille, et chacune de ces têtes comporte des lignes ou contours d'intersection formés par ces faces s'intersectant réciproquement et qui servent d'arêtes de coupe 10, 10a; leurs parties concaves 23, 231 sont prévues au voisinage des becs 27, 27 et sont inclinées depuis la face plane 21 en direction des faces laté- rales 22, 22, et les contours d'intersection formés par les parties conca- ves mentionnées précédemment, par la face plane 21 et par les faces laté- rales 22 sont agencées de manière à former les arêtes de coupe 24, 241 entourant le centre de rotation de l'outil. A ce sujet, il est peu impor- tant que les faces en dépouille 25, 251, y compris les faces latérales 22, 22,soient formées d'un côté ou sur tous les côtés avec des angles positifs, des angles négatifs ou des angles nuls, mais dans cet exemple elles sont disposées uniformément suivant des angles positifs. Le chiffre de référence 26 désigne un trou dans lequel pénètre une vis de serrage 3 servant à fixer la tête de l'outil sur le siège 12 situé sur la tige 1. A ce sujet, il importe peu que la forme des limites inférieures des parties concaves mentionnées précédemment 23, 231 soient constituées par une ligne courbe ou par une combinaison d'une ligne courbe et d'une ligne droite. En ce qui concerne la tête d'outil 21 représentée sur les figures (a) et (b), elle comporte, au niveau des parties concaves 23, 231, les chanfreins 126, 126b présentant les angles prescrits d'inclinaison Q, 91 Sur ce point, elle diffère de la tête d'outil représentéesur les figures 4 (a) et (b). A ce sujet, il est bon que les parties concaves 23, 231 ne soient pas formées sur la face plane 21 d'une manière indépendante, comme représenté sur la figure, mais soient formées de manière à inclure les becs 27, 27 ou bien que la forme de la tête d'outil soit polygonale, par exemple en forme de triangle, sans être limitée à la forme d'un quadri- latère, comme représenté dans cet exemple. La tête d'outil réalisée comme indiqué ci-dessus est fixée ferme- ment, d'une manière détachable, à l'aide d'une vis de serrage, contre son siège situé sur la tige 1 qui comporte au niveau de son extrémité une partie encochée servant à l'élimination des copeaux 11, ainsi que le siège 12. En outre, la tête d'outil est située dans une position dans laquelle sa partie concave 23 comporte le centre par lequel passe l'axe 13 de la tige mentionnée plus haut, et en outre la tête d'outil est montée sur la tige de telle manière que le contour d'intersection 24 des arêtes de coupe forme un cercle de référence d dans une étendue de 0,1 à 3 mm autour du centre par lequel passe l'axe 13 de la tige mentionnée plus haut, lorsque l'outil tourne. A ce sujet, dans le cas o le contour de l'intersection indiqué plus haut de l'arête de coupe est situé dans une position se trouvant à moins de 0, 1 mm du centre par lequel passe l'axe 13 du corps de l'outil, alors la charge de poussée augmente et l'arête de coupe est endommagée lors J de la coupe axiale, si bien que l'on ne peut pas obtenir une coupe uniforme. D'autre part, dans le cas o le même contour d'intersection de l'arête de coupe est situé dans une position située à plus de 3 mm, la zone non utilisée pour la coupe devient plus importante et la partie non finie de la pièce à découper est très importante, si bien que le noyau est produit et vient 2- heurter la tête de l'outil en provoquant malheureusement la rupture. Au contraire, l'outil conforme à l'invention peut réaliser efficacement l'usinage de la zone dans laquelle la rotation de la partie centrale de] 'outil est extrêmement lente au moment de la coupe axiale, étant donné que la partie concave 23 est formée dans la position correspon- dant à la partie centrale de l'axe 13 du corps, et que les contours d'in- tersection formés par les parties concaves indiquées ci-dessus, la face plane 21 de la pointe et les faces latérales 22 de cette dernière, deviennent les aretes de coupe 24, 241 c'est-à-dire que bien que l'outil usuel mention- ne precédemment requiert une marque de centrage pour l'exécution de la coupe axiale, l'outil conforme à l'invention ne nécessite aucune marque de centrage, tout en permettant l'opération de perçage. De plus, l'arête de coupe formée dans la partie concave prévue sur cet outil prend une forme courbe dans la partie centrale de ce dernier, ce qui permet d'obtenir une longue arête de coupe efficace, ce qui a pour effet que le dépôt de copeaux sur l'arête de coupe de la partie centrale est empêché et que la production de copeaux est réalisée de façon efficace et simultanément les copeaux sont aisément divisés, ce qui accrott leur capacité d'être éliminés, avec pour résultats que la charge de poussée s'exerçant au moment de la coupe est réduite, que l'ac- tion centripète est élevée et que la précision du trou usiné est accrue. En outre, si l'on utilise la tête d'outil 21 comportant les chan- freins 126, 126b, il est possible de réduire l'usure par frottement de la face en dépouille et de ce fait d'accroître la durée de vie de la tête de l'outil. De même, si l'on utilise des têtes d'outil dont les parties concaves 23, 231 sont formées de manière à inclure les faces des becs 27, 27 on peut obtenir les mêmes effets que ceux mentionnés précédemment. Par ailleurs, le concept de la présente invention peut être appliqué également aux forets tels que représentés sur la figure 3, ce qui permet d'obtenir le même effet que mentionné précédemment. Il faut noter que la partie centrale de la figure 3 (b) correspond à la partie centrale de la vue à plus grande échelle de la figure 2. La description va maintenant concerner les têtes des figures 7 à 9, qui sont les mêmes que celles des figures 4 et 5 hormis en ce qui concerne les parties concaves 23, 231 et sur lesquelles on a porté les mêmes chiffres de référence. Les parties concaves 23, 231 de ces têtes d'outils sont formées de deux indentations, l'une étant 23a, et l'autre 23b, (voir figure 9 (b)), et les contours d'intersection formés par ces indentations, par la face plane et par les faces latérales mentionnées plus haut, s'intersectant réciproque- ment, sontagencées de manière à former les arêtes de coupe 24, 241, 242 entourant le centre de rotation. Lorsque l'on monte les têtes d'outil mentionnées précédemment sur des fraises à queue ou sur des forets, comme représenté sur la figure 6 ou la figure 10, la présente invention permet une coupe extrêmment efficace de la partie tournant lentement, autour du centre par lequel passe l'axe 13 de l'outil, et permet également d'améliorer la capacité de perçage de l'outil, c'est-à-dire que l'on peut donner aux arêtes de coupe une forme assez longue étant donné que les parties concaves sont réalisées par les deux indentations, ce qui a pour effet que les copeaux, qui sont produits autour de la partie centrale de l'outil, possèdent une faible épaisseur, peuvent être aisément subdivisés en morceaux et possèdent une faible largeur. Par conséquent, il devient possible, grâce à l'utilisation de l'outil conforme à la présente invention, d'empêcher le dépôt de copeaux sur les arêtes de coupe et d'ac- croftre la capacité d'enlèvement des copeaux, ce qui permet de réaliser une coupe uniforme autour de la partie centrale de l'outil et de réduire la résis- tance à la coupe exercée par la marge importante. A ce sujet, il n'est pas nécessaire de limiter le nombre des inden- tations constituant les parties concaves, à celle mentionnées précédemment; il est approprié de former trois ou un plus grand nombre d'indentations en fonction des conditions de coupe ou autres, en vue de constituer des arêtes de coupe. Il convient, pour la coupe, que les parties de liaison a, a1; b,b (voir figure 9) établissent une jonction lisse en les conformant de façon appropriée pour ce faire, et que les arêtes de coupe aient une action plus efficace dans le cas o on les utilise, en leur adjoignant un rodage adéquat.( En ce qui concerne la forme des indentations, elle présente la même efficacité que celle mentionnée précédemment, si une autre indentation 23d vient s'ajou- ter à l'ensemble de l'indentation 23c comme cela est représenté sur la figure 9 (a). La description va maintenant être axée sur les résultats du travail de coupe exécuté maintenant moyennant l'utilisation de l'outil de coupe rotatif conforme à l'invention: L'outil utilisé possédait un diamètre de 20 mm et était monté sur une fraiseuse verticale (7,5 kW). Le matériau devant être découpé, qui était de la classe S55C (HB 170 à 200) et possédait une épaisseur de 50 mm, était fixé sur la table de la machine ci-dessus. La vitesse de rotation de la ma- chine était de 1200 t/mn; la valeur de l'avance pour chaque rotation était de O,08mm/rotation pour les têtes d'outils décrites en référence aux figures 1 à 5 et étaient de 0,1 mm/rotation pour les têtes d'outils décrites en réfé- rence aux figures 6 à 10. Lorsque l'on a exécuté un perçage de 10 mm de pro- fondeur dans le matériau mentionné plus haut devant être coupé grâce à l'uti- lisation de l'outil indiqué ci-dessus, l'opération de perçage se déroule de façon uniforme, avec succès. Ensuite, on a chargé un outil à une seule arête possédant un diamètre de 20 mm et muni d'une tête constituée par un cermet appartenant au groupe des nitrures, sur une fraiseuse automatique (7,5 kW), à l'aide de laquelle on a exécuté une opération de coupe radiale dans le métal devant être découpé, HPM1 (HCRC37,7), et ce en même temps qu'une opération de poussée. La vitesse de rotation de la machine était de 850 t/mn et l'avance F de poussée était de 60 mm/ mn (f = 0,08 mm/rotation), et l'avance radiale F était de 85 mm/mn (F = 0,1 mm/rotation). Dans ces conditions, lorsque la gorge d'une profondeur de 3 mm et d'une largeur de 20 mm fut découpée sur plus de 35 mm, alors les deux têtes décrites en référence aux figures 1 à et les têtes décrites en référence aux figures 6 à 10 purent effectuer l'opération de coupe sans aucune gêne. En outre, on a effectué l'essai comparatif avec des fraises à queue classiques et des fraises à queue conformes à l'invention, du point de vue de la résistance de coupe. Le type de matériau des têtes utilisé dans les deux outils était le même cermet appartenant au groupe des nitrures et chacun des outils utili- sés possédait une seule arête et un diamètre de 20 mm. Ces outils furent montés sur la fraiseuse automatique (7,5kW), et les matériaux devant être découpés (FC25) furent coupésséparément selon une coupe axiale à sec. La mesure de la résistance de coupe fut effectuée dans des con- diticnsdans lesquelles l'avance fut accrue par échelon de 0,05 mm/rotation, jusqu'à 0,15 mm/rotation et la vitesse de rotation fut réglée dans la gamme allant de 6 t/mn à 1200 t/mn. Le résultat de l'essai a été le suivant. Dans le cas des fraises à queue classiques, le couple de coupe était égal en moyenne à environ kg/cm, et la poussée requise pour la coupe était égale en moyenne à environ 100 kg, tandis que dans le cas des fraises à queue conformes à la présente invention, comportant les têtes d'outil décrites en référence aux figures 1 à 5, le couple en question était égal en moyenne à environ kg/cm et la poussée en question était égale en moyenne à environ 60 kg/cm. En outre, dans le cas des fraises à queue conformes à la présente invention, comportant les têtes d'outils décrites en référence aux figures 6 à 10, le couple en question était en moyenne de 60 kg/cm et la poussée en question était égale en moyenne à 50 kg. REVENDICATIONS 1. Outil de coupe rotatif, caractérisé en ce qu'une partie con- cave (23,231) est ménagée dans la tête (2,21) de l'outil, laquelle se pré- sente sous la forme d'une plaque polygonale et comporte une arête de coupe inférieure (10) ou bien une arête de coupe inférieure (10) et une arête de coupe circonférentielle (10a), cette partie concave étant située en un emplacement englobant la partie centrale de l'axe (13) d'une tige (1) sur laquelle la tête de l'outil est fixée, et s'étendant dans la direction allant de la face plane (21) aux faces latérales (22) de cette dernière; en ce que le contour d'intersection (24) créé par la partie concave (23,231),la face plane (21) et les faces latérales (22) constitue une arête de coupe utilisée pour réaliser une opération de coupe autour de la partie du centre de rotation de l'outil; et en ce que le contour d'intersection des arêtes de coupe comporte une zone ne participant pas à la coupe, ayant une longueur de 0,1 à 3 mm et disposée latéralement autour du centre par lequel passe l'axe (13) de l'outil. 2. Outil de coupe rotatif, caractérisé en ce qu'une partie con- cave (23, 231) est ménagée au niveau de la tête (2,21) de l'outil, laquelle se présente sous la forme d'une plaque polygonale et comporte une arête de coupe inférieure (10) ou bien une arête de coupe inférieure (10) et une arête de coupe circonférentielle (10a), cette partie concave étant située dans une position dans laquelle la tête (2,21) de l'outil est fixée sur une tige (1) en un emplacement englobant la partie centrale de l'axe (13) de la tige, et s'étendant dans la direction allant de la face plane (21) aux faces 2 latérales de la tête de l'outil; en ce que la partie concave (23,231) com- prend au moins deux indentations (23a, 23b); et en ce que le contour d'in- tersection (24) créé par la partie concave (23, 231),la face plane (21) et les faces latérales (22) constitue une arête de coupe utilisée pour réaliser une opération de coupe autour du centre de rotation de l'outil. 3. Outil de coupe rotabif selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que la tête (2,21) de l'outil comporte des chanfreins (126, 126b) d'inclination prescrite ménagés au niveau des parties concaves (23,231). 4. Outil de coupe rotatif selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que les parties concaves (23, 231) sont réalisées de manière à ne pas être indépendantes, sur les faces d'affûtage de la tête (2,21) de l'outil, mais de manière à inclure les faces des becs (27). 5. Outil de coupe rotatif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tête (2,21) de l'outil comporte des chanfreins (126, 126b) d'inclination prescrite ménagés au niveau des parties concaves (23, 231). 6. Outil de coupe rotatif selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que la forme de la base des parties concaves (23, 231) est une ligne droite ou une combinaison d'une courbe et d'une ligne droite. 7. Outil de coupe rotatif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie de jonction réunissant les indentations (23a, 23b) est arrondie. 8. Outil de coupe rotatif selon l'une des revendications 2 ou 7, caractérisé en ce que la partie concave (23, 231) comporte une seconde in- dentation (23b) ménagée à l'intérieur de l'ensemble de la première indentation (23a).