Brevet FR2591921A1 — publié le 19870626

FORET A PLAQUETTES DE COUPE RAPPORTEES L'invention concerne un foret comportant une queue de serrage suivie d'une courte partie transition qui est elle-même suivie d'une partie coupe sensiblement cylindrique, présentant deux rainures helicoidales pour copeaux, lesquelles sont diamétralement opposées, sont torsadées sur moins de 360', et laissent subsister entre elles des cloisons sensiblement diamétrales, ladite partie coupe comportant, a son extrémité avant, au moins deux plaquettes de coupe amovibles agencees chacune dans un évidement des cloisons, ces plaquettes étant agencées avec un décalage mutuel d'environ 180' en direction périmétrique, en étant situées à des distances radiales différentes de l'axe du foret, les rainures ayant une profondeur qui décroît de l'extremité avant de la partie transition vers l'extrémité arrière de celle-ci et aboutissant à cette extrémité arrière de la partie transition dans la surface périphérique de cette dernière. Dans un foret connu de ce type (modèle d'utilité DE 78 30 277; catalogue de la demanderesse intitulé "KOMET KUB Wendeplatten-Bohrer", 9/82, page 12), les rainures ont un angle de pente constant. Le torsadage de chaque rainure s'étend sur environ 180 , c'est-à-dire sur environ une moitié du pourtour du foret. De tels forets conviennent pour une profondeur de perçage de l'ordre de trois fois le diamètre du foret. Avec de plus grandes profondeurs de perçage, l'évacuation des copeaux peut être une source difficultés, et, de -plus, les forets ne presentent alors pas une raideur suffisante, de sorte qu'ils sont écartés de leur axe lorsque les forces de coupe sont importantes. Ce deport est dû au fait que les forces de coupe agissant sur la plaquette de coupe radialement extérieure, agencée au bord du pourtour du foret, sont plus importantes que celles agissant sur la plaquette de coupe radialement intérieure qui travaille au voisinage de l'axe du foret. La charge du foret, plus forte d'un côté, provoque le déport du foret. Ce deport a pour effet que le trou présente un diamètre plus grand que le diametre nominal du foret, et que des rainures peuvent se tormer dans la paroi du trou, lors du retrait du foret. Malgré les 35.rúostéions les plus diverses visant l'équilibrage mutuel des forces agissant sur les plaquettes de coupe (brevets DE 27 51 255, EP 54 913), aucun équilibrage parfait des forces de coupe n'a pu être réussi Jusqu'à présent. L'invention a pour but de réaliser un foret du type mentionné au début, qui, même lors du perçage à une profondeur excédant quatre fois son diamètre, aura une raideur suffisante et assurera un travail très précis et une excellente évacuation des copeaux. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que l'angle de pente des rainures croît de l'extrémité avant de la partie coupe vers l'extrémité arrière de celle-ci, et par le fait que la valeur de l'angle de pente, au moins dans la région arrière de la partie coupe, est telle qu'à l'extrémité avant de la partie transition, à l'endroit o les rainures ont encore toute leur profondeur, la ligne médiane de chacune des deux cloisons, passant par la section droite (section de raccordement) que la partie coupe présente en cet endroit, soit dirigée sensiblement dans la direction de la résultante de l'ensemble des forces de coupe agissant sur les plaquettes de coupe. Comme il est impossible d'agencer les plaquettes de coupe de manière que les forces de coupe agissant sur elles se compensent tout à fait, ces forces ont toujours une résultante globale qui tend à écarter le foret de son axe, dans une direction déterminée. Ceci étant, si, selon l'invention, les deux cloisons de la partie coupe, à l'endroit o celle-ci se raccorde à la partie transition, sont agencées de manière à être dirigées sensiblement dans la direction de la résultante des forces, la partie coupe présente alors, dans la région du plus grand moment fléchissant, son moment d'inertie de surface maximal - donc aussi sa rigidité maximale par rapport à un axe de flexion transversal à la ligne médiane. Dans le cas d'un foret avec profondeur de perçage maximale donnée à l'avance, on ne peut pas adopter une pente quelconque pour les rainures. L'angle de pente des rainures doit, selon l'invention, croître de l'extrémité avant de la partie coupe vers l'extrémité arrière de celle-ci. A l'extrémité avant, on prévoit un petit angle de pente, de préférence de l'ordre de 25' à environ 30', grâce auquel les copeaux sont évacués aussi rapidement que possible de la région des plaquettes. Dans la région arrière de la zartie coupe, il faut alors que l'angle de pente adopte soit tel que les cloisons et leur ligne médiane viennent se placer à l'endroit désir-. L'angle de pente peut croître de manière discontinue ou continue entre la région avant et la région arrière de la partie coupe. DDe la croissance de l'angle de pente, il résulte que les rainures sont plus courtes que dans le cas d'un foret dans lequel les rainures ont le méme angle de pente depuis la pointe du foret. Ainsi, le trajet que les opeaux doivent parcourir depuis les plaquettes jusqu'à l'extrémité du trou est raccourci, et l'évacuation des copeaux est améliorée. Si, de manière usuelle, les rainures sont réalisées avec une fraise à queue, on obtient alors, avec une plus grande pente et avec une fraise de même diamètre, des cloisons plus larges. Ces largeurs de cloison accrues se trouvent alors l'extrémité arrière de la partie coupe et augmentent le moment d'inertie de la section de cette région. Parmi les divers modes de réalisation possibles, l'invention prévoit notamment que: - le torsadage de chaque rainure, de l'extrémité avant de la partie coupe jusqu'à l'extrémité avant de la partie transition, s'étend sur une plage angulaire de l'ordre de 250 à environ 270 , de préférence de l'ordre de 260 ; - chaque rainure présente deux surfaces de délimitation approximativement orthogonales, et la rainure qui est affectée à la plaquette de coupe agencée au bord du pourtour présente, dans sa surface de delimitation s'étendant à l'extrémité avant de la partie coupe, a peu pros perpendiculairement au plan de la plaquette de coupe, une gorge s'étendant sur toute la longueur de la partie coupe et possédant une section droite en forme de segment; - dans la surface de délimitation correspondante de l'autre rainure affectée à la plaquette agencée sur l'axe du foret, est menagee une gorge du même type, laquelle s'étend depuis l'extrémité avant de la partie coupe, sur environ 1/3 à 1/2 de la longueur de -eiie-ci. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus complètement dans la description présentée dans ce cui suit, a titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux dessins annexes dont les figures représentent: - la figure 1, une vue en élévation d'un foret selon l'invention; et - la figure 2, une vue, à une échelle quadruplée, d'une coupe selon la ligne II-II de la figure 1. Le foret 1 présente une queue de serrage 2 par laquelle il peut être solidarisé à un tour. La partie travail proprement dite 3 du foret 1 est appelée "partie coupe", conformément à la norme DIN 1412. Cette partie coupe 3 possède une longueur L1 (appelée "longueur de coupe" dans la norme DIN 1412) qui, dans l'exemple de réalisation représenté, est un peu supérieure à six fois le diamètre de travail D. Par suite, la profondeur maximale de forage du foret 1 représenté est aussi de six fois le diamètre. Entre la queue de serrage 2 et la partie coupe 3, il est prévu une partie transition 4 qui, dans l'exemple représenté, présente le même diamètre que la queue de serrage 2 et que la partie coupe 3. Toutefois, la partie transition 4 pourrait éventuellement, comme indiqué en trait mixte, s'élargir en cône en ayant un diamètre croissant vers la partie serrage 2, de sorte que cette dernière présenterait un diamètre plus grand que celui de la partie coupe 3. A l'extrémité avant de la partie coupe 3 sont amoviblement agencées, à chaque fois dans un évidement 5 de cette partie, deux plaquettes de coupe 6 et 7. Il s'agit ici de plaquettes dites réversibles. Ces deux plaquettes de coupe sont agencées avec un décalage mutuel d'environ 180' en direction perimétrlque, la plaquette extérieure 6 débordant légèrement au-delà du pourtour de la partie coupe 3 et servant à l'usinage de la région extérieure du trou, tandis que la plaquette 7 est agencée sur l'axe A du foret et usine la région intérieure du trou. Les zones de travail des deux plaquettes de coupe se recoupent plus ou moins selon le diamètre du foret. La partie coupe 3 présente en outre deux rainures hélicoïdales pour copeaux, 8, 9, diamétralement opposées, la rainure 8 étant affectée à la plaquette de coupe extérieure 6, et la rainure 9 à la plaquette de coupe intérieure 7. Pour de plus grands diamètres, des plaquettes de coupe supplémentaires peuvent être prévues sur le même diametre que les plaquettes de coupe 6 et 7. Dans la mesure o, pour former les rainures 8 et 9, la matière n'est pas enlevée par fraisage, il subsiste, entre les rainures 8 et 9, deux cloisons 10 qui, partant du noyau central 11, s'élargissent en direction radiale, en forme de secteur. Un trou 12 pour réfrigérant est prevu dans le noyau 11. Les rainures 8 et 9 ont une profondeur constante sur toute la longueur L1 de la partie coupe 3. La profondeur des rainures 8 et 9 décroît de manière continue de l'extrémité arrière de la partie coupe, ou de l'extrémité avant de la partie transition 4, jusqu'a l'extrémité arrière de la partie transition 4. A l'extrémité arrière de la partie transition 4, la o la partie queue 2 commence, les rainures 8, 9 se raccordent à la surface périphérique de la partie transition. L'angle de pente e ou e1 des rainures par rapport à une normale N à l'axe du foret croît de l'extrémité avant de la partie coupe 3 vers l'extrémité arrière de celle-ci, de manière discontinue ou, avantageu- sement, continue. A l'extrémité avant de la partie coupe 3, l'angle de pente e mesuré sur le pourtour peut avoir une valeur de 25 à 30 , tandis que l'angle de pente e1 à l'extrémité arrière des rainures 8, 9 est sensiblement plus grand et dépend des paramètres- indiqués plus loin. La figure 2 représente une coupe transversale de la partie coupe 3, a l'extrémité arrière de celle-ci, ou à l'extrémité avant de la partie transition 4. A cet endroit, les deux rainures 8, 9 ont encore toute leur profondeur et commencent, à partir de cet endroit, leur transition d'aboutissement sur la surface périphérique de la partie transition 4. Les deux cloisons 10 diamétralement opposées ont chacune une ligne médiane M passant dans le plan de la section droite, cette ligne étant une ligne médiane commune M, de direction diamétrale du fait de l'agencement symétrique des rainures 8 et 9. Les portions de surface que chaque coison 10 présente des deux côtés de la ligne médiane M sont sensiblement égales. Des forces de coupe agissent sur chacune des plaquettes de coupe 6, 7 dont la position par rapport à la section droite représentée sur la figure 2 est indiquée en trait mixte. Ces forces de -Cupe agissent non seulement perpendiculairement aux surfaces d'attaque des deux plaquettes de coupe 6 et 7, mais aussi en direction radiale, à savoir en régle générale radialement vers l'intérieur dans le cas de la plaquette de coupe extérieure 6 et, en règle générale radialement vers l'extérieur dans le cas de la plaquette de coupe intérieure 7. Il en résulte, sur chaque plaquette, une force résultante F1, F2. L'expérience montre que la force F1 est à peu près double de la force F2. Si, comme représenté en bas de la figure 2, on trace un diagramme vectoriel de ces deux forces F1, F2, on obtient une résultante générale FR. Selon l'invention, la ligne médiane N des cloisons 10 doit être disposée de façon à être dirigée sensiblement dans la direction de cette résultante FR de l'ensemble des forces de coupe, comme représenté sur la figure 2. De cette manière, c'est dans la section droite o elle borde l'extrémité avant de la partie transition que la partie coupe 3 possède le plus grand moment d'inertie de surface par rapport à un axe de flexion a qui est perpendiculaire a la ligne médiane M. Afin que la ligne médiane x soit dirigée sensiblement dans. la direction de la résultante générale FR, et que le moment d'inertie de surface croisse ainsi constamment de l'extrémité avant vers l'extrémité arrière de la partie 3, il faut que le torsadage hélicoïdal des canaux 8 et 9 pour copeaux soit inférieur à 360'. On adopte alors, dans la région médiane et dans la région arrière de la partie 3 du foret, des pentes telles que la ligne médiane X vienne se placer à l'endroit désiré, déterminé par la direction de la résultante FR de l'ensemble des forces. La direction de cette résultante FR peut être déterminée, soit par le calcul, graphique ou numérique, soit avantageusement au moyen d'un appareil de mesure approprié (appareil de mesure à 3 axes, Kistler). Si les canaux 8 et 9 pour copeaux sont réalisés de la manière habituelle, au moyen d'une fraise à queue, avec angle de pente croissant depuis l'extrémité avant de la partie coupe 3, il en résulte alors que la "largeur" S, S1 des cloisons 10 croît depuis l'extrémité avant de la partie coupe 3 vers l'extrémité arrière de celle-ci. Il en résulte que les cloisons 10 de la partie coupe 3 ont leur plus grande largeur dans la région de la section droite représentée sur la figure 2, de sorte que le moment d'inertie de surface de la partie coupe 3 est- encore plus fortement accru dans cette région, ce qui contribue également à l'augmentation de la rigidité du foret 1. Des essais ont montré qu'avec des forets ayant une structure du même type, la direction de la résultante de l'ensemble des forces se trouve, à l'intérieur d'une certaine plage de fluctuation, sensiblement dans la même direction par rapport au plan contenant les surfaces d'attaque des deux plaquettes de coupe 6, 7. Avec des forets du type représente dans l'exemple de réalisation, si le torsadage hélicoïdal de chaque rainure 8, 9, de l'extrémité avant de la partie coupe 3 jusqu'à l'extremité avant de la partie transition 4, s'étend sur une plage angulaire de l'ordre de 250 à environ 270 , de préférence de l'ordre de 2ô0', la ligne médiane M est alors située à peu près dans la direction de la résultante FR de l'ensemble des forces. Comme déjà indiqué brièvement dans ce qui précède, les rainures 8, 9 sont avantageusement réalisées avec une fraise à queue, le foret étant simultanément entraîné en rotation et déplacé axialement par rapport à la fraise à queue. Si l'on utilise une fraise à queue ayant une forme cylindrique, les deux rainures 8 et 9 ont alors, en coupe transversale, la forme représentée sur la figure 2 selon laquelle les deux surfaces de délimitation 8a, 8b, et 9a, 9b sont approximativement orthogonales. Les surfaces de délimitation 8a et 9a sont alors fraisées par la surface en bout de la fraise & queue, tandis que les surfaces de délimitation 8b et 9b sont usinées par sa surface périphérique. Il est alors avantageux d'amenager, dans la surface de délimitation 8a qui, à l'extrémité avant de la partie coupe 3, s'étend à peu près perpendiculairement au plan de la plaquette de coupe 6, une gorge 13 s'étendant sur toute la longueur de la partie coupe 3 et ayant une section droite en forme de segment. Le but de cette gorge est que les copeaux qui ont tendance à être refoulés radialement vers l'extérieur soient toujours rappelés vers l'intérieur de la rainure 8, Cette gorge a aussi pour but de façonner le copeau dans la région avant de la partie coupe 3. En outre, la gorge 13 agrandit le volume ce la rainure associée à la plaquette de coupe 6 agencée au bord du i:ourtaur. En. effet, cette plaquette produit ur volume de copeaux sensiblement plus important que celui produit par la plaquette intérieure 7. On peut aussi aménager une gorge 14 du même type dans la surface de délimitation correspondante 9a de l'autre rainure, celle affectée a la plaquette de coupe 7 agencée sur l'axe A du foret. Toutefois, avantageusement, cette gorge ne devrait s'étendre que sur environ un tiers à la moitié de la longueur de la partie coupe 3, depuis l'extrémité avant de celle-ci, comme représenté sur la figure 1. De cette manière, la gorge 14 n'affaiblit pas la section droite de la partie coupe, dans sa partie arrière plus fortement sollicitée. Comme le volume de copeaux produit par la plaquette intérieure 7 est moindre, l'espace que la rainure 9 offre aux copeaux est tout a fait suffisant. REVENDICATIONS 1. Foret comportant une queue de serrage suivie d'une courte partie transition qui est elle-même suivie d'une partie coupe sensiblement cylindrique, présentant deux rainures hélicoïdales pour copeaux, lesquelles sont diamétralement opposées, sont torsadées sur moins de 360', et laissent subsister entre elles des cloisons sensiblement diamétrales, ladite partie coupe comportant, à son extrémité avant, au moins deux plaquettes de coupe amovibles agencées chacune dans un évidement des cloisons, ces plaquettes étant agencées avec un décalage mutuel d'environ 180 en direction périmétrique,-en etant situées à des distances radiales différentes de l'axe du foret, les rainures ayant une profondeur qui décroît de l'extrémité avant de la partie transition vers l'extrémité arrière de celle-ci et aboutissant à cette extrémité arrière de la partie transition dans la surface périphérique de cette dernière, caractérisé en ce que l'angle de pente (R, 31) des rainures (8, 9) croît de l'extrémité avant de la partie coupe (3) vers l'extrémité arrière de celle-ci, et en ce que la valeur de l'angle de pente (01), au moins dans la région arrière de la partie coupe (3), est telle qu'à l'extrémité avant de la partie transition (4), à l'endroit o les rainures (8,9) ont encore toute leur profondeur, la ligne médiane (M) de chacune des deux cloisons (10), passant par la section droite (section de raccordement) (figure 2) que la partie coupe (3) présente en cet endroit, soit dirigée sensiblement dans ia direction de la résultante (FR) de l'ensemble des forces de coupe (Fl1, F2) agissant sur les plaquettes de coupe (6, 7). 2. Foret selon revendication 1, caractérisé en ce que l'angle de pente continue vers l'extrémité arrière de la partie coupe (3). 3. Foret selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le torsadage de chaque rainure (8, 9), de l'extrémité avant de la partie coupe jusqu'à l'extremité avant de la partie transition (4), s'étend sur une plage angulaire de l'ordre de 250 à environ 270 , de préférence de l'ordre de 260 . 4. Foret selon revendication 1, caractérisé en ce que chaque rainure (8, 9) présente deux surfaces de délimitation (8a, 8b; ga, 9b) approximativement orthogonales, et en ce que la rainure (8) qui est affectée à la plaquette de coupe agencée au bord du pourtour présente, dans sa surface de délimitation (8a) s'étendant à l'extrémité avant de la partie coupe (3), à peu près perpendiculairement au plan de la plaquette de coupe, une gorge (13) s'étendant sur toute la longueur de la partie coupe (3) et possédant une section droite en forme de segment. 5. Foret selon revendication 4, caractérisé en ce que, dans la surface de délimitation correspondante (9a) de l'autre rainure (9) affectée à la plaquette (7) agencée sur l'axe (A) du foret, est ménagée une gorge (14) du même type, laquelle s'étend depuis l'extrémité avant de la partie coupe (3), sur environ 1/3 à 1/2 de la longueur de celle- ci.