Brevet FR2678188A1 — publié le 19921231

La présente invention est relative à une broche pour machine à brocher, cette machine permettant l'usinage en une seule passe d'une pièce métallique avec enlèvement de matière sous la forme de copeaux, la broche se déplaçant suivant un mouvement rectiligne. Les machines à brocher sont des machines de grandes dimensions et très coûteuses qui comportent un grand nombre de dents d'usinage. Comme dans les autres techniques d'usinage avec enlèvement de copeaux, ont pensé depuis fort longtemps à constituer ces dents d'usinage par des plaquettes amovibles, par exemple en carbure de tungstène, ces plaquettes étant à usage unique et éventuellement indexables. Toutefois, dans les broches équipées de telles plaquettes, il fallait jusqu a présent disposer d'un nombre important de plaquettes différentes, le montage des plaquettes était peu commode et l'évacuation des copeaux se faisait mal et provoquait une usure relativement rapide du corps de la broche généralement réalisé en acier. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. A cet effet, la broche selon l'invention, qui comporte un corps allongé et des logements transversaux agencés pour recevoir des plaquettes de coupe amovibles, chaque plaquette comportant au moins une arête de coupe avant, une face supérieure, une face latérale avant, une face latérale arrière et une face inférieure, est caractérisée en ce que : les logements sont de profondeur décroissante vers l'arrière, en considérant la direction de déplacement rectiligne de travail de la broche ; les logements présentent deux surfaces d'appui d'une plaquette, à savoir une surface inférieure et une surface arrière, contre lesquelles la face inférieure et la face latérale arrière de la plaquette sont serrées et immobilisées par des moyens de fixation ; le bord supérieur libre de la surface arrière d'un logement constitue le bord avant libre de la surface inférieure du logement suivant pour que l'ensemble des logements présente, dans la direction longitudinale de la broche, une section droite en denE de scie les plaquettes font saillie au-delà dudit bord supérieur libre de la surface arrière des logements respectifs pour que le copeau découpé par l'arête de coupe d'une plaquette coopère d'abord avec la face latérale avant de cette plaquette, puis avec la face supérieure de la plaquette précédente en restant ainsi hors de contact avec le corps de la broche. De préférence, la face latérale avant d'une plaquette est en arrière par rapport audit bord avant libre de la surface inférieure du logement associé de réception de cette plaquette. De préférence également, la face supérieure d'une plaquette présente un bord arrière qui est situé en arrière dudit bord supérieur libre de la surface arrière du logement associé de réception de cette plaquette et au voisinage immédiat de la face latérale avant de la plaquette suivante. Suivant un mode de réalisation préféré, les surfaces inférieure et arrière des logements sont perpendiculaires, de même que les faces inférieure et latérale avant des plaquettes. De manière connue en soi dans d'autres applications, les moyens de fixation des plaquettes dans les logements sont constitués par des vis à tête conique coopérant par leur tige filetée avec un alésage taraudé du corps de la broche et par leur tête, qui est conique, avec un alésage conique complémentaire ménagé dans la face supérieure des plaquettes et suivi d'un alésage lisse de passage de ladite tige filetée, l'axe de l'alésage taraudé du corps de broche étant légèrement en arrière de l'axe de l'alésage conique de la plaquette. Pour permettre une bonne évacuation transversale des copeaux, les logements de réception des plaquettes sont inclinés sur la direction transversale de la broche, par exemple d'un angle de 5 à 200. Pour des raisons de facilité d'usinage, les logements, de préférence, présentent une section constante et ils débouchent des deux côtés du corps de broche. De préférence, les logements sont agencés pour recevoir au moins deux plaquettes côte à côte, les plaquettes de deux logements successifs étant décalées pour que, en direction longitudinale, l'espace libre entre les arêtes de coupe de deux plaquettes transversalement adjacentes soit situé en avant de l'arête de coupe d'une plaquette reçue dans le logement suivant. Par exemple, il existe deux groupe de plaquettes identiques, à savoir un groupe de plaquettes de coupe qui sont par exemple carrées et indexables et présentent quatre arêtes de coupe, et un groupe de plaquettes de finition qui sont rectangulaires et indexables et présentent une arête de coupe sur chacun de leurs deux grands côtés. Dans ce cas, chaque logement est agencé pour recevoir au moins deux plaquettes de coupe côte à côte, et en général trois plaquettes, ou bien une seule plaquette rectangulaire de finition. Bien entendu, les plaquettes de coupe sont situées à l'avant tandis que la ou les plaquettes de finition sont situées à l'arrière. Suivant une réalisation particulière des plaquettes, pour chaque plaquette l'arête de coupe présente un listel d'environ 180 ménagé sur la face supérieure, l'angle de dépouille est d'environ 280 et, pour une position de montage de la plaquette à 200, l'angle de coupe est positif et d'environ 80 et l'angle de détalonnage est d'environ 20. La broche selon l'invention permet un montage très rapproché des plaquettes de coupe, par exemple suivant un pas d'environ 10,3 mm, ce qui permet de réduire appréciablement la longueur de la broche, et par conséquent l'encombrement et le coût de fabrication de la machine. De préférence, pour contraindre le copeau à se rouler et à se diriger vers l'avant sur la face supérieure de la plaquette précédente, on prévoit sous l'arête de coupe de chaque plaquette un profil spécial, par exemple une gorge. Bien entendu, suivant que la broche selon l'invention est destinée à réaliser un usinage plan ou courbe, les logements et les plaquettes sont agencés pour que, en direction transversale, les plaquettes soient disposées sensiblement suivant un plan ou suivant une surface cylindrique. On comprendra bien l'invention à la lecture du complément de description qui va suivre et en référence aux dessins annexés qui font partie de la description et dans lesquels Fig. 1 est une vue schématique en élévation latérale d'une broche selon l'invention ; Fig. 2 est une vue en plan de la broche de la Fig. 1 ; Fig. 3 est, à plus grande échelle, une coupe suivant la ligne III-III de la Fig. 2 Fig. 4 est, encore à plus grande échelle, une vue en élévation, partiellement en coupe, d'une plaquette à utiliser avec la broche selon l'invention ; Fig. 5 est une vue en perspective d'une plaquette indexable carrée ; Fig. 6 est une vue en perspective d'une plaquette de finition indexable rectangulaire à deux arêtes de coupe ; Fig. 7 est une vue en plan d'une broche selon l'invention équipée de plaquettes pour l'usinage par brochage d'une surface cylindrique ; ; Fig. 8 est une vue en élévation d'une plaquette de coupe à utiliser avec la broche de la Fig. 7 ; et Fig. 9 est une vue en plan de la plaquette de la Fig. 8. On a représenté sur les Figs. 1 à 3 une broche qui est destinée à équiper une machine à brocher, cette machine comportant une table (non représentée) qui se déplace sur une grande longueur suivant un mouvement rectiligne et qui porte fixement une pluralité de broches présentant chacune des outils de coupe disposés de manière appropriée pour que la table exécute toutes les opérations de coupe en un seul passage. La broche 1 comporte un corps allongé 2 dont la direction longitudinale est parallèle à la direction A de déplacement rectiligne de la table de la machine, et par conséquent de toutes les broches, la flèche A donnant le sens de la course active de travail sur la pièce 3 à usiner avec enlèvement de matière par formation de copeaux. Le corps de broche 2 porte fixement des plaquettes de coupe, par exemple des plaquettes avant 4 de coupe proprement dite et des plaquettes arrière 5 de finition. Les plaquettes 4,5 sont reçues dans des logements 6 dits transversaux ménagés dans la surface supérieure libre 7 du corps de broche 2 opposée à la table de support. Dans la pratique, et de façon connue en soi, les logements 6 sont en fait inclinés par rapport à la direction transversale de la broche, perpendiculaire à la direction A, pour permettre une évacuation transversale des copeaux lors de l'usinage de la pièce 3. Cet angle d'inclinaison est d'environ 5 à 200 et, dans l'exemple représenté, de 150. Notamment pour des raisons de facilité d'usinage, les logements 6 ont chacun une section constante sur toute leur longueur et ils débouchent transversalement des deux côtés du corps 2. Comme on le voit sur les Figs. I à 3, les logements 6 ont dans l'ensemble, dans la direction longitudinale de la broche, une section droite en dents de scie. La profondeur des logements 6 va en diminuant de l'avant vers l'arrière, c'est-à-dire de gauche à droite sur les Figs. 1 à 3, de sorte que, en utilisant des plaquettes 4,5 de même hauteur, on réalise un usinage par les dents successives. Chaque logement 6 présente une surface inférieure plane 8 et une surface arrière plane 9, ces deux surfaces étant perpendiculaires et étant destinées à recevoir les plaquettes. Les surfaces inférieures 8 des logements 6 sont inclinées vers le bas et vers l'arrière (Figs. 1 et 3), par exemple d'un angle a de 200 Les plaquettes 4, 5, comme montré en particulier sur les Figs. 4 à 6, présentent une face supérieure plane 10, une face inférieure plane 11, parallèle à la face 10, une face latérale avant plane 12, perpendiculaire aux faces 10,11, une face latérale arrière 13, parallèle à la face avant 12, et une arête de coupe avant 14 à l'intersection de la face supérieure 10 et de la face avant 12. Le long de l'arête de coupe 14 est ménagé sur la face supérieure 10 un listel 15 faisant un angle b de 180 avec la face supérieure 10 et d'une largeur c de, par exemple, 0,25 mm.Sous l'arête de coupe 14, la face avant 12 présente une partie plane inclinée 12 a qui définit un angle de dépouille d de 280 de sorte que, du fait que les plaquettes sont montées à 200 par rapport à la direction de travail A, l'angle de coupe e est positif d'une valeur de 80. A la jonction entre la partie supérieure inclinée de la face avant 12 de la plaquette et la partie inférieure de cette f a c e est ménagé un profil spécial, par exemple une gorge , pour, comme on le verra ultérieurement, contraindre le copeau découpé par l'arête 14 à se rouler et à se diriger vers l'avant, sur la face supérieure de la plaquette précédente. Comme déjà mentionné précédemment, les plaquettes utilisées avec la broche selon l'invention peuvent être soit de coupe proprement dite, soit de finition. Dans les deux cas, ces plaquettes sont de préférence indexables. Dans le cas des plaquettes de coupe proprement dite 4 (Fig. 5), ces plaquettes sont de préférence carrées et présentent donc une symétrie de rotation de 900 pour pouvoir être utilisées quatre fois par rotation à 900. Une telle plaquette comporte donc quatre ensembles constitués chacun par un listel 15, une arête de coupe 14, une partie inclinée 12 a de face avant 12, un profil 16 et une partie inférieure de face avant 12. Dans ce cas, la notion de face latérale avant 12 et de face latérale arrière 13 est toute relative puisque les fonctions sont inversées par rotation de la plaquette à 1800 et, les deux autres faces latérales de la plaquette étant alternativement chacune une face avant ou une face arrière. Dans le cas d'une plaquette de finition (Fig. 6), il s'agit là d'une plaquette rectangulaire indexable à 1800 et, par conséquent, elle comporte deux ensembles constitués chacun par un listel 15, une arête de coupe 14, une partie supérieure inclinée 12a sous l'arête de coupe, un profil 16 et une partie inférieure de face avant 12, la notion de face 12 et de face arrière 13 étant ici encore relative, comme pour la plaquette carrée de la Fig. 5. La forme en section droite représentée sur la Fig. 4 est bien entendu applicable aussi bien à la plaquette de coupe 4 de la Fig. 5 qu'à la plaquette de finition 5 de la Fig. 6. Pour leur fixation sur le corps de broche 2, la plaquette de coupe 4 et la plaquette de finition 5 présentent respectivement un alésage 17 et deux alésages 17. L'alésage 17 de la plaquette carrée 4 est situé au centre de la plaquette tandis que les alésages 17 de la plaquette de finition 5 sont espacés d'une distance telle que cette plaquette de finition 5 peut, comme on l'indiquera plus loin, remplacer trois plaquettes de coupe 4. Chaque alésage 17 présente un axe perpendiculaire aux faces 10,11 de la plaquette et il est constitué , de la face 10 vers la face 11, par un court alésage cylindrique 18, un alésage conique 19 et un alésage cylindrique lisse 20. De manière correspondante, le corps de broche 2 (Fig. 3) présente, sur chaque surface inférieure 8 des logements 6, un alésage taraudé 21 dont l'axe est perpendiculaire à la surface 8. Comme montré en f sur la Fig. 3, les axes des alésages 17 et 21 sont décalés dans la direction A, l'axe des alésages 17 étant légèrement en avant de l'axe des alésages 21 pour la raison suivante. Le montage des plaquettes 4,5 se fait, de façon connue en soi, par une vis à tête conique, cette dernière venant prendre appui sur l'alésage conique 19 des plaquettes tandis que sa tige filetée vient se visser dans l'alésage taraudé 21. Du fait du décalage f, la tête de vis sollicite donc la plaquette vers l'arrière, contre la surface 9 du logement correspondant, en la maintenant fermement contre celle-ci, tout en plaquant fortement la plaquette contre la surface inférieure 8.La même vis de fixation assure donc le positionnement et la fixation d'une plaquette. Les plaquettes 4,5 ont toutes la même hauteur de sorte que, grâce à la diminution de profondeur des logements 6 vers l'arrière, on assure un usinage progressif de la pièce 3. Comme montré en particulier sur la Fig. 3, le profil en dents de scie des logements 6 fait que le bord rectiligne supérieur libre 22 de la surface arrière 9 d'un logement 6 constitue le bord rectiligne avant libre de la surface inférieure 8 du logement 6 suivant. Les dimensions des surfaces 8 et 9 des logements 6 sont telles que les plaquettes font saillie au-delà7 c'est-à-dire au-dessusde ce bord supérieur libre 22, que la face avant 12 d'une plaquette est légèrement en retrait, c'est-à-dire en arrière, de ce bord 22 et que le bord arrière de la face supérieure 10 d'une plaquette est situé au vosinage de la face avant 12 de la plaquette suivante. De la sorte, comme montré également sur la Fig. 3, le copeau 23 qui est découpé par l'arête de coupe 14 suit tout d'abord la surface 12 a, s'incurve dans le profil 16 et est ensuite repris directement par la face supérieure 10 de la plaquette précédente. On voit donc que ce copeau 23 n'est en contact qu'avec les plaquettes en métal dur, par exemple en carbure de tungstène, et à aucun moment avec le métal plus tendre, par exemple en acier, du corps de broche 2. Du fait de l'inclinaison des logements 6, et par conséquent des plaquettes, par rapport à la direction transversale de la broche, le copeau 23 forme théoriquement une hélice qui est évacuée latéralement. Lors des oéprations de coupe, en raison du montage des plaquettes à 200 et de la présence du listel d'angle b = 180, on obtient un angle g de détalonnage ou de dépouille résultante de 20. Dans le mode de réalisation de la broche selon l'invention représenté sur les Figs. 1 et 2, les logements 6 sont agencés pour recevoir chacun soit trois plaquettes de coupe proprement dite 4, soit une seule plaquette de finition 5. Dans l'exemple représenté, il est prévu sept rangées de plaquettes de coupe 4, suivies de deux plaquettes successives 5 de finition. Dans chaque logement avant 6, les plaquettes 4 sont disposées côte à côte, au voisinage immédiat l'une de l'autre mais sans contact, les alésages taraudés 21 du corps de broche 2 étant, pour un même logement 6, espacés d'une distance légèrement supérieure à la longueur d'une arête de coupe des plaquettes carrées 4. Comme on le voit en plan sur la Fig. 2, les plaquettes successives 4 ne sont pas alignées longitudinalement mais elles sont au contraire légèrement décalées transversalement (comme on le voit par la disposition des alésages taraudés 21 du corps de broche 2) pour que l'espace libre 24 entre les arêtes de coupe 14 de deux plaquettes 4 transversalement adjacentes soitsitué en avant de l'arête de coupe de la plaquette située immédiatement derrière dans le logement 6 suivant.Ainsi, le petit cordon de matière laissé sur la pièce de travail 3 par l'espace 24 est enelevé par la plaquette 4 suivante. Avec un agencement de broches selon l'invention tel que décrit ci-dessus, du fait que les plaquettes sont longitudinalement très rapprochées l'une de l'autre, on peut réaliser des broches de longueur moindre que dans la technique antérieure, ce qui réduit les dimensions et le prix de revient de la machine ; en outre, comme cela apparaît sur la Fig. 2, la surface supérieure active de la broche est essentiellement constituée par les faces des plaquettes, ce qui évite toute usure du corps de broche par les copeaux. A titre d'exemple, on peut obtenir un pas p des plaquettes, mesuré dans le plan III-III de la Fig. 2, de 10,3 mm ou moins. Comme représenté sur les Figs. 1 et 2, les logements 6 peuvent être agencés pour que, dans un même logement, les plaquettes 4 soient disposées suivant un plan pour l'usinage d'une surface plane, que celle-ci soit ou non parallèle à la table portant les broches. Il est également possible, selon l'invention, d'agencer le corps de broche 2, et spécialement les logements 6, pour que les plaquettes 4 soient disposées sensiblement suivant une surface cylindrique, et ce pour réaliser sur la pièce de travail 3 une surface cylindrique. Un tel exemple de réalisation est schématiquement représenté sur les Figs. 7 à 9 dans lesquelles on a adopté les mêmes références que précédemment pour des éléments identiques ou similaires. Sur la Fig. 7, la broche 1 comporte un corps de broche 2 dont la surface supérieure 7 portant les plaquettes 4 est cette fois cylindrique, et par exemple de section droite partiellement circulaire, et non plus plane comme dans la réalisation précédente. Chaque logement 6 est, dans ce cas, constitué par un alignement transversal de logements élémentaires recevant chacun une plaquette 4, chaque alignement de logements élémentaires étant incliné par exemple de 100 sur la direction transversale de la broche. Les plaquettes 4 (Figs. 8 et 9) sont sensiblement identiques aux plaquettes précédentes 4. Elles présentent une face supérieure 10, une face inférieure plane 11, une face arrière 13 de montage, une face avant 12lune unearête de coupe avant 14 et un profil 16 d'action sur le copeau. Pour réaliser un usinage cylindrique, les arêtes de coupe 14 sont toutefois légèrement courbes et la face supérieure 10 est bombée. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits ; on peut au contraire concevoir diverses variantes sans sortir pour autant de son cadre. REVENDICATIONS 1. Broche pour machine à brocher, comportant un corps allongé (2) et des logements transversaux (6) agencés pour recevoir des plaquettes de coupe amovibles ,5), chaque plaquette comportant au moins une arête de coupe avant (14), une face supérieure (10), une face latérale avant (12), une face latérale arrière (13) et une face inférieure (11), caractérisée en ce que : les logements sont de profondeur décroissante vers l'arrière, en considérant la direction(A) de déplacement rectiligne de travail de la broche (1) ~ les logements (6) présentent deux surfaces (8,9) d'appui d'une plaquette (4,5), à savoir une surface inférieure (8) et une surface arrière (9), contre lesquelles la face inférieure (11) et la face latérale arrière (13) de la plaquette sont serrées et immobilisées par des moyens de fixation ; le bord supérieur libre (22) de la surface arrière (9) d'un logement (6) constitue le bord avant libre de la surface inférieure (8) du logement (6) suivant pour que l'ensemble des logements (6) présente, dans la direction longitudinale de la broche, une section droite en dents de scie ; les plaquettes (4,5) font saillie au-delà dudit bord supérieur (22) de la surface arrière (9) des logements respectifs (6) pour que le copeau (23) découpé par l'arête de coupe (14) d'une plaquette coopère d'abord avec la face latérale avant (12) de cette plaquette, puis avec la face supérieure (10) de la plaquette précédente en restant ainsi hors de contact avec le corps (2) de la broche (1). 2. Broche selon la Revendication 17 caractérisée en ce -que la face latérale avant (12) d'une plaquette est en arrière par rapport audit bord avant libre (22) de la surface inférieure (8) du logement associé de réception de cette plaquette. 3. Broche selon la Revendication 2, caractérisée en ce que la face supérieure (10) d'une plaquette présente un bord arrière qui est situé en arrière dudit bord supérieur libre (22) de la surface arrière (9) du logement associé de réception de cette plaquette et au voisinage immédiat de la face latérale avant (12) de la plaquette suivante. 4. Broche selon l'une des Revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les surfaces inférieure et arrière des logements (6) sont perpendiculaires, de même que les faces inférieure et latérale arrière des plaquettes. 5. Broche selon l'une des Revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens de fixation des plaquettes (4,5) dans les logements (6) sont constitués par des vis à tête conique coopérant par leur tige filetée avec un alésage taraudé (21) du corps (2) de la broche et par leur tête, qui est conique, avec un alésage conique complémentaire (19) ménagé dans la face supérieure (10) des plaquettes et suivi d'un alésage lisse (20) de passage de ladite tige filetée, l'axe de l'alésage taraudé (21) du corps de broche étant légèrement en arrière de l'axe de l'alésage (17) de la plaquette. 6. Broche selon l'une des Revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les logements (6) de réception des plaquettes (4,5) sont inclinés sur la direction transversale de la broche, par exemple d'un angle de 5 à 200. 7. Broche selon l'une des Revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que les logements (6) présentent une section droite constante et débouchent des deux côtés du corps de broche (2). 8. Broche selon l'une des Revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les logements (6) sont agencés pour recevoir au moins deux plaquettes (4) côte à côte, les plaquettes de deux logements successifs étant décalées pour que, en direction longitudinale, l'espace libre (24) entre les arêtes de courbe (14) de deux plaquettes transversalement adjacentes soit situé en avant de l'arête de coupe d'une plaquette reçue dans le logement suivant. 9. Broche selon l'une des Revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la plaquettes appartiennent à au moins un groupe dont toutes les plaquettes sont identiques et interchangeables. 10. Broche selon la Revendication 9, caractérisée en ce que certaines au moins des plaquettes sont carrées et indexables et présentent quatre arêtes de coupe (14). 11. Broche selon l'une des Revendications 9 et 10, caractérisée en ce que certaines au moins des plaquettes sont rectangulaires et indexables et présentent une arête de coupe (14) sur chacun de leurs deux grands côtés. 12. Broche selon l'une des Revendications 1 à 11, caractérisée en ce que, pour chaque plaquette, l'arête de coupe présente un listel (15) d'environ 180, l'angle de dépouille est d'environ 280 et, pour une position de montage de la plaquette à 200, l'angle de coupe est positif et d'environ 80 et l'angle de détalonnage est d'environ 20. 13. Broche selon l'une des Revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le pas(p) des plaquettes et des logements est d'environ 10,3 mm ou moins, 14. Broche selon l'une des Revendications 1 à 13, caractérisée en ce que, sous l'arête de coupe (14) de chaque plaquette, est ménagé un profil (16)1 notamment une gorge, contraignant le copeau (23) à se rouler et à se diriger vers l'avant, sur la face supérieure (10) de la plaquette précédente. 15. Broche selon l'une des Revendications 1 à 14, caractérisée en ce que les logements (6) et les plaquettes sont agencés pour que, en direction transversale, les plaquettes soient disposées sensiblement suivant un plan ou suivant une surface cylindrique.