Brevet FR2656554A1 — publié le 19910705

DESCRIPTION La présente invention concerne un outil de perçage de précision notamment pour matériaux composites à matrice organique, renforcé de fibres. Lors du perçage des matières à base de fibres imprégnées dans une matrice organique, des difficultés de réalisation sont souvent rencontrées, notamment lorsque des forets classiques de perçage sont utilisés. On observe en effet fréquemment un délaminage des fibres lors du débouchage. Dans certains cas l'utilisation d'un support permet de réduire le phénomène. Divers outils spéciaux adaptés à des utilisations particulières ont également été proposés. US-A-4 480 952, US-A-4 449 865 et US-A-4 338 050 illustrent des exemples de ces réalisations connues. Tout en résolvant de manière avantageuse les problèmes évoqués évoqués ci-dessus, un des buts de l'invention est également de permettre un accroissement des vitesses d'avance en utilisation de l'outil de perçage. Ces résultats sont obtenus au moyen d'un outil de perçage caractérisé en ce qu'il comporte deux lèvres réunies par une âme mince, une pointe dont l'angle au sommet est voisin de soixante degrés et au moins une partie présentant une conicité comprise entre cinq et dix degrés, l'angle d'hélice desdites lèvres de coupe étant compris entre huit et douze degrés. Avantageusement, l'outil peut comporter une zone complémentaire formant alésoir. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de deux modes de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue en élévation d'un outil de perçage selon un premier mode de réalisation de l'invention invention - la figure 2 représente une vue en bout suivant la flèche F, de l'outil représenté sur la figure 1 - la figure 3 représente une vue de l'outil en coupe par un plan transversalne perpendiculaire à l'axe de l'outil, selon la ligne III-III de la figure 1. - la figure 4 montre un détail agrandi du listel d'outil représenté sur la figure 3 - la figure 5 représente, selon une vue analogue à celle de la figure 1, un outil de perçage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention - la figure 6 représente, selon une vue analogue à celle des figures 2 et 3, une coupe de l'outil représenté sur la figure 5, selon la ligne VI-VI de la figure 5 - la figure 7 montre un détail agrandi du listel d'outil représenté sur la figure 6. - la figure 8 montre, selon une vue analogue à celle de la figure 7, une variante de réalisation. Un outil particulièrement adapté pour le perçage de matériaux composites à matrice organique renforcée de fibres et conforme à l'invention est représenté à la figure 1. Ledit outil comporte, de manière connue en soi, un corps 1 d'outil muni d'une queue de fixation sur une machine, non représentée sur les dessins et ne faisant pas partie de l'invention, qui assure la mise en rotation et l'avance de l'outil et développe l'effort de coupe nécessité par la mise en oeuvre dudit outil pour le perçage d'une pièce. L'outil comporte en outre, dans le prolongement et solidaire dudit corps 1, une partie travaillante 2 dont la définition remarquable caractérise l'invention. Ladite partie travaillante 2 comporte dans un plan transversal perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'outil,comme le montre la figure 2, deux lèvres de coupe 3 et 4 réunies par une âme 5 mince.Pour un diamètre d'outil de 3,5 mm, l'épaisseur de l'âme 5 est par exemple de l'ordre de 0,8 mm, comme représenté sur la figure 2 et selon la partie représentée sur la figure 3, pour un diamètre d'outil de 6 mm, l'épaisseur de l'âme 5 d'outil peut aller, par exemple, jusqu'à 2,5 mm. De manière remarquable, et conforme à l'invention, ladite partie travaillante 2 d'outil se compose de trois parties, une pointe 6 d'angle au sommet a faible, voisin de soixante degrés par exemple, puis une partie conique7, dont la conicité peut varier de cinq à dix degrés et enfin une partie cylindrique 8. L'âme 5 d'outil est amincie sur la pointe 6 et évolue sur la partie conique 7 de manière à conserver des goujures profondes 9 dont la profondeur est comprise entre le tiers et le quart du diamètre d'outil correspondant.Dans le cas d'un outil de faible diamètre, un angle a de pointe de valeur supérieure peut être donné. Les arêtes de coupe de l'outil sont disposées, de manière connue en soi, selon une hélice. De manière remarquable, conforme à l'invention, un angle h d'hélice faible, de l'ordre de dix degrés est imposé. La figure 4 montre un détail agrandi du listel d'une lèvre de coupe de l'outil, montrant un angle c de coupe, de l'ordre de huit degrés dans l'exemple représenté, un angle b de dépouille de dix degrés et une partie dégagée en détalonnage 10 derrière le listel et qui permet d'éviter un encrassage de l'outil. La caractéristique de partie conique 7 dudit outil, en permettant une coupe progressive évite l'effet de délaminage du matériau composite en réduisant l'effort axial. Elle permet également de grandes vitesses d'avance grâce à la génération d'un copeau sur toute la longueur d'arête en contact avec le matériau. Des essais réalisés avec un outil conforme à l'invention, en carbure de tungstène micrograins, représenté sur les figures l à 4, de diamètre 6,45 mm, sur un matériau composite à base de fibres de carbone, ont permis d'obtenir une vitesse de coupe de 26 m/par minute et des avances au tour comprises entre 0,2 et 0,3 mm, soit des vitesses d'avance variant de 260 à 390 mm par minute, sans aucun délaminage du matériau. En utilisant des forets de perçage classiques, les avances au tour doivent être réduites à 0,03 mm. Une valeur faible de l'angle a de pointe 6 de l'outil, la faible épaisseur de l'âme 5 d'outil et l'angle h faible d'hélice concourent avec la caractéristique de coupe progressive pour éviter l'effet de délaminage sur les matériaux composites percés.La partie cylindrique 8 de l'outil de perçage permet d'obtenir un calibrage précis des trous réalisés. Des qualités H7 ont ainsi été obtenues avec les paramètres cidessus. Les figures 5 à 7 représentent un deuxième mode de réalisation d'un outil de perçage conforme à l'invention. Comme précédemment, l'outil comporte un corps Il d'outil solidaire d'une partie travaillante 12. Ladite partie travaillante 12 se compose de quatre parties : en extrémité, une pointe 16, d'angle au sommet a faible, voisin de soixante degrés, par exemple, puis une partie perçante 17 constituée de deux lèvres de coupe 3 et 4 réunies par une âme mince 5, de manière analogue à la figure 2 et disposées en hélice suivant un angle h faible d'hélice, voisin de dix degrés. L'outil est ensuite complété par un élément formant alésoir et comportant une partie conique 18, dont la conicité peut varier de cinq à dix degrés puis une partie cylindrique 19. La partie alésoir peut comporter quatre arêtes de coupe 20, 21, 22 et 23, comme réprésenté sur la vue en coupe de la figure 6.La profondeur des goujures 24 est dans ce cas d'environ le quart du diamètre d'outil et pour un diamètre d'outil de 6,45 mm, l'épaisseur de l'âme 15 d'outil est par exemple, à ce niveau, de 3,5 mm. La figure 7 montre un détail agrandi du listel de la partie alésoir de l'outil. La face de coupe 25 présente un angle de coupe nul et est raccordée à une face présentant un angle de dépouille d qui dans l'exemple représenté est voisin de douze degrés, suivie d'une face de dégagement présentant un angle de détalonnage e voisin de vingt degrés. Comme précédemment, des essais réalisés avec un outil avec alésoir intégré conforme à l'invention et représenté sur les figures 5 à 7 ont montré des performances intéressantes. Des avances au tour de 0,3 à 0,5 mm ont pu être appliquées pour une vitesse de coupe de 16 m par minute et des vitesses d'avance comprises entre 250 et 425 mm par minute pour un diamètre de 6 mm. Comme lors des essais précédents, aucun effet de délaminage n'a été observé sur les matériaux percés et la tenue à l'usure des outils est satisfaisante. Pour certaines applications particulières, on peut envisager une variante de réalisation de l'outil avec alésoir intégré. Pour une géométrie d'outil analogue à celle qui a été décrite en référence aux figures 5 à 7, la partie alésée 19 peut comporter des éléments de coupe rapportés, par exemple des éléments 26 en diamant polycristallin, rapportés par brasage, tels que représentés sur la figure 8. Cette définition améliore sensiblement le comportement à l'usure de l'outil. REVENDICATIONS 1. Outil de perçage, notamment destiné au perçage de matériaux composites à matrice organique caractérisé en ce qu'il comporte deux lèvres (3,4) réunies par une âme (5) mince, une pointe (6 ;16) dont l'angle a au sommet est voisin de soixante degrés et au moins une partie (7 ;18) présentant une conicité comprise entre cinq et dix degrés, l'angle d'hélice h desdites lèvres de coupe étant compris entre huit et douze degrés. 2. Outil de perçage selon la revendication 1 dans lequel la partie conique (7) est située entre la pointe (6) d'outil et une partie cylindrique (8) de calibrage et comporte des arêtes de coupe disposées en hélice. 3. Outil de perçage selon la revendication 1 dans lequel la partie perçante est associée à une partie formant alésoir. 4. Outil de perçage selon la revendication 3 dans lequel la partie travaillante (12) d'outil se compose d'une pointe (16) d'extrémité, d'une partie perçante cylindrique (17) à arêtes de coupe disposées en hélice, d'une partie alésoir (18) de forme conique et d'une partie alésoir cylindrique (19) de calibrage. 5. Outil de perçage selon la revendication 4 dans lequel la partie alésoir cylindrique (19) comporte des éléments de coupe (26) rapportés.