Brevet FR2673873A1 — publié le 19920918

La presente invention concerne tes tarauds destines à réaliser des taraudages par enlèvement de métal. Pour enlever le métal, ces tarauds comportent des aretes coupantes. Plus précisément, chaque arête coupante est située à l'intersection d'une face et d'un flanc d'une dent de coupe, ou d'une face et du dessus de la dent. Dans la pratique, on constate que souvent, les filetages réalisés sont hors tolérances sur plusieurs filets de l'entrée du taraudage. Ce défaut n'est pas du à un diamètre excessif des tarauds mais aux efforts longitudinaux excessifs et aléatoires qui agissent sur les tarauds. Ces forces longitudinales peuvent, suivant leur sens, forcer le taraud à une avance soit supérieure soit inférieure à son pas. Plus un taraud pénetre dans la matière et plus les réactions de frottement compensent les efforts longitudinaux et arretent le phenomène. Ces efforts peuvent avoir pour origine l'ensemble de pilotage du taraud : machine et appareil à tarauder. Ces paramètres peuvent, bien sur, être adaptés mais cela n'est pas toujours facile ni durable. Ces forces proviennent aussi du taraud et elles sont très dif férentes suivant sa géométrie. La présente invention définit une modification de la géométrie des tarauds connus qui conduit à une maitrise des efforts longitudinaux dus à la coupe de la matière pendant les premiers instants du taraudage. On décrira ci-après l'invention et des exemples de réalisation conformes à l'invention, en référence aux figures du dessin joint sur lequel -La figure 1 est une représentation schématique d'un taraud à trois goujures droites -La figure 2 est une coupe du taraud de la figure 1 selon le plan AA de la figure 1 -La figure 3 est une perspective montrant les dents coupan tes et une partie des dents calibrantes d'une file de dents d'un peigne d'un taraud connu -La figure 4 est une perspective agrandie de l'une des dents coupantes du peigne de la figure 3 -La figure 5 est une représentation stylisée d'un taraud à goujures droites -La figure 6 est une représentation stylisée d'un taraud GUN -La figure 7 est une representation stylisée d'un taraud à goujures hélicoïdales à droite. -La figure s représente un taraud à goujures droites avec l'hélice frontale à 0-25 à droite -La figure 9 représente un taraud à entrée gun avec l'hélice frontale à 0-25" à droite. -La figurel0 représente un taraud à goujures hélicoïdales à droite avec l'hélice frontale à 0-250 à droite Sur la figure 1, on voit très bien la partie coupante conique 12 d'un taraud travaillant par enlèvement de métal. Sur le detail, fig.3, cette partie coupante est constituée des dents dl, d2, d3 et d4. Un taraud comporte plusieurs peignes P (fig.2) . La force de coupe totale du taraudage est le total des forces qui prennent naissance au niveau de chaque dent dl, d2, d3 et d4 de chaque peigne P. Le raisonnement appliqué à une dent vaut pour toutes les dents de l'entrée 12, et en particulier pour celle représentée fig.4. Sur la fig.4, SCDE représente la section du copeau coupé par cette dent. Cette surface coupe la matière en se déplaçant dans celle-ci sur une trajectoire qui est l'hélice du filet du taraudage à realiser. La force F1 à appliquer à la dent pour couper la matière s'applique au point G, centre de gravite de la surface, et elle est tangente à l'hélice du taraudage zz'à réaliser passant au point G. Pour la clarté du raisonnement, sur la fig.3, la surface BCDE a été assimilée à CD. La réaction de l'action de coupe sur le taraud est une force F opposée à F1. Cette réaction F se décompose en FL, longitudinale parallèle à l'axe du taraud xx', et FT, transversale perpendiculaire à l'axe du taraud yy'. FL s'oppose à l'avance du taraud; elle matérialise la résistance qu'il faut vaincre pour faire pénétrer la partie conique 12 dans la matière. Cette force dirigée de la face avant fa vers la queue du taraud est considérée comme étant négative. FT est égale et opposée à ia force engendrée par le couple de taraudage qu'il faut appliquer R la dent pour qu'elle coupe la matière. Cette force s'applique sur la face de coupe fc. L'état actuel de la technique connue définit des formes typiques pour les goujures et les peignes en fonction de l'utilisation prévue. Fig.5 - Une goujure droite, la face de coupe est parallèle ou passe par l'axe du taraud. Fiv.6 - Une goujure hélicoïdale à droite permet d'éjecter les copeaux vers la queue du taraud. Fig.7 - Une entrée gun assimilable à une hélice à gauche ou une goujure hélicoïdale à gauche (non représentée) chasse les copeaux vers l'avant. Suivant la géométrie du taraud choisie la force FT s'applique sur des faces de coupe fc qui peuvent couper l'axe du taraud. FT est la composante transversale de la force de coupe FC perpendiculaire à la face de coupe fc. Cette force FC conduit à des réactions sur le taraud qui sont détaillées ci-dessous - en Fig.5 il n'y a aucune sollicitation du taraud dans le sens longitudinal, FT est confondu avec FC. - en Fig.6 la composante longitudinale FTL de FC crée sur le taraud une force d'attraction vers l'avant positive. - en Fig.7 la composante FTL de FC crée sur le taraud une force de rejet vers l'arrière négative. Dans le sens longitudinal, les tarauds à goujures droites, les tarauds à goujures hélicoïdales à gauche, les tarauds à entrée gun sont soumis à des forces négatives FL et FTL qui les prédisposent à avancer moins vite que le pas. Les tarauds à goujures hélicoïdales sont soumis à une force negative FL et à une force positive FTL. Suivant les valeurs relatives de ces forces ce type de taraud a tendance à avancer plus vite que le pas si FTL > FL ou à avancer moins vite que le pas si FTL L'expérience montre que le glissement positif ou négatif commence immédiatement à l'attaque du taraudage. Si ce phénomène débute, il s'accélère, car un glissement, ou positif ou négatif, conduit à une augmentation très importante du couple FT nécessaire au taraudage donc de sa composante FTL qui accentue encore le phénomène. Le système s'autostabilise dès que les forces de frottement des arêtes de guidage (AB et EF fig.4) peuvent par leur effet patronne compenser les efforts longitudinaux. Sur la fig.6 ou 7 on détermine que FTL = FT.tga donc, plus les hélices ou les gun sont inclinés, plus le phénomène est accentué. L'invention consiste, tout en conservant aux goujures leur objet majeur, véhiculer les copeaux dans une direction donnée, à initialiser le taillage du taraudage sans ou avec une force longitudinale résultante optimisée à une valeur largement inférieure à celle des tarauds connus en l'état de la technique. Les solutions connues qui consistent à diminuer l'angle d'hélice des tarauds ou seulement celui de l'entrée conique 12 résolvent en partie ce problème, mais en enlevant aux goujures leur propriété de véhiculer les copeaux. La force négative FL s'applique à tous les types de tarauds. Pour la minimiser au maximum, il faut créer à proximité immédiate de la face avant du taraud une faible partie coupante plane ou helicoïdale qui, par l'effet de la force FT sur la face de coupe fc de forme hélicoïdale à droite ou plane inclinée à droite, donne une composante FTL égale et opposée à FL. L'angle approprié B qui conduit à cet équilibre peut varier de O à 250 en fonction de l'angle d'entrée de la partie conique coupante 12 (fig.8-9 et 10). La solution généralement admise comme étant la meilleure est celle où l'angle d'hélice ou l'angle du plat est compris entre 8 et 120. L'angle de coupe radial 6 (fig. 2) } sur cette petite hélice est adapté à la famille de natériaux pour laquelle l'outil est destiné.Toutes les valeurs possibles pour cet angle radial, -, compris celles négatives font partie de l'invention. La détermination de la longueur de la partie plane ou hélicoïdale a droite de O à 25a est un dément essentiel de l'invention, car elle ne doit pas perturber l'évacuation des copeaux. Il est important quand on raisonne pour déterminer cette longueur, tres nettement plus faible que 12, de ne tenir compte que de la partie de 12 qui coupe réellement. C'est celle dont le diamètre est supérieur au diamètre de perçage. Le pas à réaliser et l'angle de l'entrée 12 interviennent aussi dans sa détermination. La longueur doit être déterminée pour que, sur chaque peigne, la première dent coupant la matière soit positionnée totalement ou partiellement sur cette partie plane ou hélicoïdale. Les dents suivantes coupent totalement ou partiellement sur l'hélice initiale prévue pour vehiculer les copeaux. Une longueur d'hélice judicieusement choisie, un peu différente, ne saurait constituer qu'une variante de l'invention, en particulier cette longueur peut être réduite. La solution généralement admise comme étant la meilleure est celle qui donne une longueur d'hélice coupant réellement la matière égale à 0,75 à 1 fois le pas. La réalisation de la partie plane ou hélicoïdale sur une longueur de l'ordre de 0,75 pas ne présente pas de difficultés particulières, surtout avec la généralisation des machines à CNC, des broches à grande vitesse et des logiciels de calcul des formes des meules et des goujoures. La forme de la partie plane ou hélicoïdale sur une longueur de l'ordre de 0,75 pas peut varier ; souvent c'est un plan incliné à droite, dans d'autres cas une forme gauche quelconque inclinée à droite. Toutes les formes realisées sur les machines existantes ou à venir ne sauraient remettre en cause l'invention qui porte sur la présence de cette partie inclinée à droite, sur une faible longueur et non sur sa réalisation. REVENDICATIONS Taraud à arètes coupantes, chaque arète coupante des flancs (CB DE) étant située à l'intersection des flancs (ACNM, FDOP) et de la face de coupe (ACDF) et chaque arète coupante du cone d'entrée 12 (CD) étant située à l'intersection de la partie conique détalonnée (CDON) et de la face de coupe (ACDF) caractérisé en ce que la face de coupe (ACDF)du premier filet de chaque peigne coupant la matière est partiellement ou totalement constituée par une surface inclinée à droite de O à 250 quelle que soit l'inclinaison de la face de coupe (ACDF) des filets suivants.