Brevet FR2581574A1 — publié le 19861114

Grignoteuse rotative, notamment pour le découpage de tôles. L'invention concerne une grignoteuse rotative. Pour le découpage d'une tôle ou autre matière en feuille, on utilise communément une machine connue sous la désignation de "grignoteuse" comportant une lame fixe et une lame animée d'un mouvement de va-et-vient, cette lame animée d'un mouvement de va-et-vient coopé- rant avec la lame fixe à la manière d'une guillotine, et on déplace la machine sur une pièce à usiner de manière à créer une seule ligne de cisaillement. Dans d'autres grignoteuses, deux lignes de cisaillement parallèles sont formées et une petite bande est enlevée de la pièce. Une recherche dans une banque de données a révélé les brevets US suivants: 3 143 911 Dickerson 4 074 603 Bengtsson 4 312 610 Burt, et 4 249 309 Karr. Parmi ces brevets, on se réfèrera particuliè- rement aux brevets US 3 143 911 et 4 074 603. La technique se rapprochant le plus de la présente invention est, selon la demanderesse, le brevet US 3 143 911 dans lequel le corps de la grignoteuse est constitué par un seul filet de départ hélicoidal disposé de manière à pousser un bord d'une pièce à usiner contre une arête acérée d'une face plate réceptrice de pièce perpendiculairement à l'axe de rotation du filet. Une des difficultés que l'on rencontre avec des dispositifs de ce type est que l'épaisseur de la pièce est nécessairement beaucoup plus faible que l'intervalle entre les nervures ou cloisons saillantes du filet, de sorte que la pièce peut se trouver poussée contre le pied du filet, la surface qui délimite la rainure héli- coldale venant porter vers le bas sur la surface supe- rieure de la pièce, progressivement lors de la rotation, mais du fait que la pièce n'est pas inclinée suivant l'angle de l'hélice,il se produit essentiellement un certain choc et une déviation consécutive de cette pièce. Dans le but de réaliser une grignoteuse plus efficace du type rotatif, on utilise, dans la présente invention, une broche comportant une rainure hélicoïdale, cette broche pouvant tourner dans un.fourreau- palier se terminant par une face plate d'attaque de pièce qui est inclinée par rapport à l'axe de rotation d'un angle à peu près égal à l'angle d'hélice de la rainure, de sorte qu'un copeau ou rognure en forme de croissant est découpé dans le bord de la pièce lorsque ce bord est is poussé contre le fond de la rainure. Plus précisément, l'invention consiste en une broche supportée dans ledit fourreau-palier en vue de sa rotation à l'intérieur du corps autour d'un axe central une première extrémité de la broche comportant une surface d'engagement destinée à un entraînement et adjacente à une des extrémités du corps, une seconde extrémité de la broche faisant saillie de l'autre ex- trémité du corps et comportant des surfaces délimitant une rainure hélicoïdale dans la paroi latérale de la broche, une de ces surfaces de délimitation de rainure définissant, avec cette paroi latérale, une arête cou- pante hélicoïdale, le fourreau-palier comportant égale- ment une face plate d'engagement de pièce à usiner qui définit, avec l'axe de rotation, un angle qui est à peu près égal à l'angle d'hélice de la rainure, le fourreau- palier comportant une surface courbée contigu à ladite paroi latérale de la broche et débouchant dans la face d'attaque de pièce en formant avec cette der- nière une arête coupante qui est fixe par rapport au corps et qui peut coopérer avec ladite arête coupante hélicoidale lors de la rotation de la broche. Par suite de l'inclinaison d'une pièce par rap- port à l'axe, la largeur de la rainure peut être minimale (par exemple environ 20% seulement de plus que l'épais- seur de la pièce) et ceci se révèle avoir une importance considérable dans l'obtention d'un fonctionnement simple de la grignoteuse. Il existe, entre les parties de la rainure qui se chevauchent, une largeur minimale de la cloison qui, si elle n'est pas maintenue, se traduit par un surchauffage de cette cloison et d'une perte consécutive de la trempe. Toutefois, si la rainure est étroite, l'angle d'hélice peut être extrêmement grand, de l'ordre de 79 , et ceci contribue également à l'ob- tention d'une petite inclinaison avec un faible taux d'usure acceptable. Les perceuses électriques portatives étant d'un usage très courant, il est clair qu'il est souhaitable qu'une grignoteuse rotative puisse être utilisée avec une telle perceuse et, dans un mode de réalisation de l'invention, la broche fait saillie d'une des extrémités du corps de manière que la surface de la broche elle- même constitue une surface d'agrippement que l'cnpeut serrer dans le mandrin d'une perceuse électrique, bien que l'on puisse utiliser d'autres types de surface d'agrippement (par exemple les surfaces plates d'une cavité hexagonale centrale dans l'extrémité de la broche). Quand on utilise une grignoteuse rotative, les copeaux ou rognures ont une forme en croissant et leur cisaillement a une certaine importance. Il est souhaitable d'éviter que les copeaux soient transportés à travers une douille (comme dans le brevet US 3 143 911) et, dans un mode de réalisation de la présente invention, l'arête coupante de la surface courbée du manchon s'étend autour de la broche sur plus de 180 , mais sur moins de 360 , et se termine à ses extrémités par des surfaces de feuillure entre lesquelles un évidement d'éjection de 258157X rognures ou copeaux est formé dans le côté du fourreau. De façon souhaitable, la surface courbée se termine à ses extrémités par des surfaces éloignées de la paroi latérale de la broche, par exemple des surfaces parallèles qui s'opposent à l'entrée de la poussière métallique dans l'espace compris entre la surface courbée du fourreau et la broche. On va décrire ci-après, de façon détaillée, un mode de réalisation de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une grignoteuse rotative; la figure 2 est une coupe par 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue de dessous de la figure 2; la figure 4 est une vue en élévation latérale partielle qui montre particulièrement l'évidement d'éjection de rognures ou copeaux du manchon; la figure 5 est une vue de dessous de la figure 4; la figure 6 illustre schématiquement la relation entre l'arête coupante hélicoïdale de la broche et la face plate d'attaque de pièce; la figure 7 est unevue montrant la relation au cours d'une étape du découpage d'une rognure ou copeau dans une pièce; et la figure 8 est une vue en élévation partielle d'une extrémité de la broche, cette vue montrant la forme de la broche. Sur la figure 1, on voit qu'une grignoteuse rota- tive 10 comprend un corps 11, ce corps 11 comportant in- térieurement un fourreau-palier 12 dont la surface inté- rieure 13 est une surface de portée et cette surface de portée supporte en vue de sa rotation la broche 14. La broche 14 comprend une première extrémité 16 qui fait saillie d'une des extrémités du corps et qui comprend une surface d'agrippement ou d'engagement ad- jacente à cette extrémité du corps pour que l'extrémité 258 1574 16 puisse être enserrée par le mandrin d'une perceuse électrique portative. La seconde extémité de la broche 14 fait saillie de l'autre extrémité du corps 11 et comporte une surface inférieure 18 de rainure, une surface supérieure 19 de rainure et une surface 20 de fond de rainure qui délimitent entre elles une rainure hélicoïdale 21 (voir en détail sur la figure 8, et schématiquement sur la figure 6), cette rainure hélicoïdale 21 s'étendant sur plus de 370 autour de la broche 14 mais sur moins de 425 et les extrémités de la rainure venant se raccorder ou fusion- ner avec la paroi latérale de la broche 14. L'extrémité extérieure du fourreau-palier 12 se termine par une face plate 24 d'attaque de pièce qui, comme représentée sur la figure 6, est inclinée par rap- port à l'axe de rotation 25 d'un angle qui est légèrement inférieur à l'angle d'hélice A de la rainure d'un petit angle B qui est lui-même inférieur à 10 , de sorte que la face 24 de l'attaque de pièce est inclinée à peu près suivant l'angle d'hélice A. Toutefois, comme on peut le voir sur la vue agrandie de la figure 7, cette disposi- tion fournit un moyen grace auquel le cisaillement d'une pièce a lieu progressivement au fur et à mesure que le point d'intersection P se déplace en travers de la pièce, P étant l'intersection entre la surface supérieure 19 de la rainure 21 et l'arête coupante 26 qui est formée entre la face d'attaque de pièce et une surface courbée 27 qui est elle-même un prolongement de la surface supé- rieure 13 du fourreau 12. Comme on peut mieux le voir sur la figure 5, l'arête coupante 26 s'étend autour de la surface courbée de la seconde extrémité 17 de la broche 14 sur plus de , mais sur moins de 360 , et cela conjointement avec le fait que la surface courbée 27 se termine à ses ex- trémités par des surfaces 29 et 30 qui délimitent une feuillure 31 dont la surface d'extrémité intérieure est la surface 32. Cette feuillure permet alors aux rognures ou copeaux en forme de croissant qui sont découpés dans le bord d'une pièce d'être transportés, par suite de la rotation de la broche 14, circulairement tout autour de l'intérieur de l'espace défini par la surface courbée 27, et d'être expulsés de la feuillure 31. A ce sujet, on peut remarquer qu'il est souhaitable d'entraîner la broche à une vitesse d'environ 2000 tours/minute, et le dispositif fonctionne de façon satisfaisante à des vitesses supérieures à 5000 tours/minute. Dans le mode de réalisation représenté, la seconde extrémité 17 de la broche 14 a un diamètre d'environ 6 mm et la profondeur de la rainure 21 est d'environ 1 mm. La longueur axiale de la rainure 21 est légèrement supérieure à 1 mm, mais on fait en sorte qu'elle soit aussi faible que possible de manière que l'épaisseur de la cloison 35 soit aussi grande que possible, étant donné que,pendant le fonctionnement, cette cloison 35 risque d'être surchauffée. Ce surchauffage se trouve aggravé si une accumulation de poussière métallique se produit entre la surface courbée 26 et l'extrémité 17 de la broche et, à ce sujet, les extrémités de la surface courbée 26, à l'endroit o elles atteignent les surfaces 29 et 30 de feuillure, sont profilées de manière à former deux parties parallèles plates 36 comme représenté sur la figure 5. L'extrémité terminale de la broche 14 est pourvue d'arêtes coupantes convergentes 37, formant lèvresde foret, flanquées de chaque côté par des surfaces plates de dégagement 38(ou autre configuration de foret) de manière qu'un trou puisse être tout d'abord percé dans une pièce et que la grignoteuse puisse ensuite progresser à partir de ce trou. Comme on peut mieux le voir sur les figures 1, 2 et 3, le corps 11 comprend également un support 41 auquel est articulé une poignée 42 à l'aide d'un moyen d'articulation 43, ce support facilitant la commande de la grignoteuse quand on l'utilise comme un perceuse portative. Le support 41 comporte une surface de retenue 44 orientée radialement vers l'intérieur et cette surface porte contre la seconde surface annulaire supérieure 45 formant épaulement d'un collet annulaire 46 faisant saillie radialement sur la broche 14 entre les extrémités 16 et 17. Plusieurs billes 47 constituent un palier de butée entre l'extrémité intérieure du fourreau-palier 12 et la première surface inférieure 48 formant épau- lement que comporte le collet 46. Plusieurs aspects de la conception ont de l'im- portance. En premier lieu, il est souhaitable que l'angle d'hélice soit aussi voisin de 90 que possible et, dans le présent mode de réalisation, il est à peu près de 79 . Bien que l'on puisse augmenter l'angle de l'hélice en augmentant le diamètre de labroche, on rencontre d'autres difficultés etpour la plupart des usinages de tôle, on a constaté que les dimensions ci-dessus sont un excel]ent compromis. Si l'angle d'hélice varie beaucoup par rapport aux 79 mentionnés, l'outil a tendance à "vaaabonder" et est difficile à guider. Cette mème tendance e manifeste si la face 24 d'attaque de pièce est inclinée d'un angle dépassant l'angle d'hélice A, et il est fortement souhaitable qu'il en soit légèrement inférieur, comme on l'a décrit ci-dessus. Il est également désirable que du lubrifiant soit inséré dans l'espace de fonctionnement entre les extrémités inférieures de la broche 14 et le fourreau-palier 12. Si on observe les précautions ci-dessus, on peut découper de l'acier doux d'épaisseur 0,62mm (24 gauge) à la vitesse d'environ 2 mètres/minute. Il convient de remarquer cue la -roche 14,la meilleure, est réalisée à partir d'un acier capable d'être durci et trempé, un acier particulier étant l'acier ASSAB DF 2 (ASSAB étant la marque de commerce de Assab Stells Pty. Ltd., 683 Burke Road, Camberwell, Victoria, Australia). Si cet acier est durci et trempé selon la règle, il conserve environ 4% d'austénite. Dans une variante, on peut utiliser de l'acier rapide. Le corps est en acier tenace qui accepte une cémentation au nitrure sans risque de criquesdans la couche cémentée comme cela pourrait se produire avec certains autres aciers moins tenaces. Dans la plupart des cas, on peut effectuer le découpage sans utiliser de liquide réfrigérant bien au'il soit souhaitable d'effectuer une lubrification de façon régulière (avantageusement après chaque mètre de découpage). REVENDICATIONS 1. Grignoteuse rotative comprenant un corps (11), un fourreau-palier (12) disposé dans le corps et compor- tant une surface de portée (13), une broche (14) sup- portée dans ledit fourreau-palier en vue de sa rotation à l'intérieur du corps autour d'un axe central, une première extrémité (16) de la broche comportant une surface d'engagement destinée à un entraînement et adjacente à une extrémité, ou première extrémitétdu corps, une seconde extrémité (17) de la broche faisant saillie de l'autre extrémité, ou seconde extrémité,du corps et comportant des surfaces (18, 19, 20) délimitant une rainure hélicoidale (21) dans la paroi latérale de la broche, une (18) desdites surfaces de rainure formant, avec cette paroi latérale, une arête coupante hélicoïdale, caractérisée par le fait que le fourreau-palier comporte également une face plate (24) d'attaque de pièce qui fait, avec l'axe de rotation, un angle à peu près égal à l'angle d'hélice (A) de la rainure, le fourreau-palier comportant une surface courbée (27) contiguë à ladite paroi latérale de la broche et débouchant dans la face d'attaque de pièce en formant avec cette dernière une arête coupante (26) fixe par rapport au corps et pouvant coopérer avec ladite arête coupante hélicoïdale lors de la rotation de la broche. 2. Grignoteuse rotative selon la revendication 1, caractérisée en outre par le fait que la première extré- mité (16) de la broche fait saillie de ladite première extrémité du corps. 3. Grignoteuse rotative selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en outre par le fait que la surface courbée (27) du fourreau est un prolongement de ladite surface de portée (13). 4. Grignoteuse rotative selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en outre par le fait que la rainure hélicoïdale (21) s'étend autour de la broche (14) sur plus de 3600. 5. Grignoteuse rotative selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en outre par le fait que la rainure hélicoïdale (21) s'étend autour de la broche (14) sur une distance angulaire comprise entre 370 et 425 , et forme une cloison (35) entre les parties de la rainure qui se chevauchent. 6. Grignoteuse rotative selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en outre par le fait que la surface courbée (27) du fourreau et l'arête coupante (26) s'étendent autour de la broche sur plus de 180 , mais sur moins de 360 et se terminent à leurs extrémités respectives par des surfaces (29, 30) entre lesquelles une feuillure ou évidement (31) d'éjec- tion de rognures ou copeaux, est formée dans le côté du fourreau. 7. Grignoteuse rotative selon la revendication 6, caractérisée en outre par le fait que la surface courbée (27) du fourreau se termine à ses extrémités dans des surfaces (36) qui sont espacées de la paroi laterale de la broche. 8. Grignoteuse rotative selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en outre par le fait que l'angle défini entre la face d'attaque de pièce et ledit axe de rotation est in- férieur audit angle d'hélice (A). 9. Grignoteuse rotative selon la revendication 8, caractérisée en outre par le fait que la différence (B) entre l'angle mentionne en premier et l'angle men- tionné en second est inférieure à 10 . 10. Grignoteuse rotative selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en outre par le fait que ledit corps comprend, en outre, un sup- port extérieur (41) qui contient ledit fourreau (12), la broche comportant une surface (48) formant épaulement à 1'intérieur dudit support et un palier de butée (47) étant dis- posé entre cette surface formant épaulement et une extrémité du fourreau-palier (12). 11. Grignoteuse rotative selon la revendication , caractérisée en outre par le fait que la broche (14) comprend entre ses extrémités un collet annulaire (46), la surface (48) formant épaulement étant une surface dudit collet, ledit collet comportant une seconde surface (45) formant épaulement et le support comportant une surface de retenue annulaire (44) orientée radialement vers l'intérieur et empêchant la broche de se déplacer dans une direction axiale. 12. Grignoteuse rotative selon la revendication 10, caractérisée en outre par le fait qu'elle comprend une poignée (42) et un moyen d'articulation (43) arti- culant la poignée au support. 13. Grignoteuse rotative selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en outre par le fait que la seconde extrémité (17) de la broche se termine par des arêtes coupantes convergentes (37) de foret flanquées par des surfaces de dégagement (38) qui s'étendent en partie le long de la broche.