Brevet FR2690366A1 — publié le 19931029

I; 4 f 2690366 Foret brunisseur La présente invention concerne un foret brunisseur servant à la fois à percer et à aléser. On connaît divers types de forets brunisseurs comportant des bords de perçage et des bords d'alésage, lesquels forets sont adaptés pour former un trou dans une pièce en un matériau tel que de la fonte La pièce est d'abord percée par les bords de perçage qui sont en métal dur Le trou percé est ensuite usiné par les bords d'alésage qui ont un diamètre extérieur légèrement supérieur à celui des bords de perçage, pour obtenir une paroi intérieure du trou fini relativement lisse. Les bords d'alésage sont disposés au niveau d'une portion d'épaulement du foret Ils s'étendent radialement vers l'extérieur depuis l'extrémité la plus en avant du foret et ils sont inclinés axialement vers l'arrière L'angle d'incli- naison des bords d'alésage est généralement fixé à une valeur comprise entre 35 et 45 . Lorsqu'on forme des trous de la même dimension, ces forets brunisseurs provoquent souvent une certaine dispersion des diamètres, de la rugosité de surface et de la circularité des trous terminés Notamment lorsque la vitesse d'avance du foret est relativement élevée, ces forets brunisseurs ont tendance à usiner un trou avec une paroi finie de manière imprécise, car les forets brunisseurs n'assurent pas un bon centrage. Un but de cette invention est de résoudre ces problèmes en fournissant un foret brunisseur susceptible de former un trou fini de façon précise et unie améliorant ainsi les caracté- ristiques de centrage et de stabilisation. Dans ce but, la présente invention procure un foret brunis- seur comprenant un fût et un corps de foret raccordé à une extrémité au fût Une première paire de bords de coupe s'étend radialement vers l'extérieur depuis l'extrémité la plus en avant du foret et ces bords de coupe sont inclinés axialement vers l'arrière avec un premier angle de coupe Une deuxième paire de bords de coupe est disposée dans un plan coupant le plan contenant l'axe longitudinal du foret et les premiers bords de coupe Les deuxièmes bords de coupe ont leur diamètre extérieur maximal supérieur au diamètre extérieur des premiers bords de coupe, ils s'étendent radialement vers l'extérieur depuis l'extrémité la plus en avant du foret et ils sont inclinés axialement vers l'arrière avec un deuxième angle de coupe thêta Le deuxième angle de coupe thêta est compris entre 5 et 300 par rapport à l'axe du foret Le foret brunisseur peut comporter la première et la deuxième paire de bords de coupe avec des diamètres extérieurs maximaux inférieurs au diamètre extérieur du corps du foret. En conséquence, une pièce est percée par les premiers bords de coupe et le trou ainsi percé est ensuite usiné par les deuxièmes bords de coupe de façon à procurer une paroi intérieure lisse Du fait que les deuxièmes bords de coupe s'étendent radialement vers l'extérieur depuis l'extrémité la plus en avant du foret et sont inclinés axialement vers l'arrière sous un angle relativement faible, la concentricité lors du forage peut être améliorée et le surdimensionnement du diamètre du trou peut être réduit. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple, de plusieurs réalisations de l'invention, en liaison avec le dessin joint sur lequel: la figure 1 est une vue frontale illustrant une première réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue latérale illustrant la première réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue partielle à plus grande échelle du foret brunisseur représenté sur la figure 2, regardé dans la direction de la flèche B sur la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe du foret brunisseur prise selon la ligne C-C de la figure 2; la figure 5 est une vue schématique illustrant les angles de coupe des bords de perçage et des bords d'alésage de la première réalisation de l'invention; la figure 6 est une vue frontale illustrant une deuxième réalisation de l'invention; la figure 7 est une vue latérale illustrant la deuxième réalisation de l'invention; la figure 8 est une vue schématique illustrant les angles de coupe des bords de perçage et des bords d'alésage de la deuxième réalisation de l'invention; la figure 9 est un diagramme caractéristique montrant la dispersion des diamètres des trous percés et alésés par le foret brunisseur de la première réalisation de l'invention; la figure 10 est un diagramme caractéristique montrant la dispersion des diamètres des trous percés et alésés par le foret brunisseur de la première réalisation de l'invention; la figure 11 est un diagramme caractéristique montrant la dispersion des diamètres des trous percés et alésés par le foret brunisseur de la deuxième réalisation de l'invention; la figure 12 est un diagramme caractéristique montrant la dispersion des diamètres des trous percés et alésés par le foret brunisseur de la deuxième réalisation de l'invention; la figure 13 est un diagramme caractéristique montrant la dispersion des rugosités de surface des trous percés et alésés par le foret brunisseur de la première réalisation de l'invention; la figure 14 est un diagramme caractéristique montrant la dispersion des rugosités de surface des trous percés et alésés par le foret brunisseur de la première réalisation de l'invention; la figure 15 est un diagramme caractéristique montrant la dispersion des rugosités de surface des trous percés et alésés par le foret brunisseur de la deuxième réalisation de l'invention; la figure 16 est un diagramme caractéristique montrant la dispersion de la circularité des trous percés et alésés par le foret brunisseur de la première réalisation de l'inven- tion; la figure 17 est un diagramme caractéristique montrant la dispersion de la circularité des trous percés et alésés par le foret brunisseur de la première réalisation de l'inven- tion; la figure 18 est un diagramme caractéristique montrant la dispersion de la circularité des trous percés et alésés par le foret brunisseur de la deuxième réalisation de l'inven- tion; et la figure 19 est un diagramme caractéristique montrant la dispersion de la circularité des trous percés et alésés par le foret brunisseur de la deuxième réalisation de l'inven- tion. La première réalisation de l'invention est représentée sur les figures 1 à 5. Comme on le voit sur la figure 2, le foret brunisseur adapté pour aléser un trou dans une pièce en un matériau tel que de la fonte comprend un fût cylindrique il en un matériau tel que de l'acier à outils et un corps de foret 12 en un métal dur solidarisé du fût Comme on le voit sur la figure 3, le corps de foret 12 a une extrémité en forme de V 12 a sur le côté du fût 11 L'extrémité 12 a est brasée dans une rainure lia située au niveau d'une portion de raccordement lb du fût 11 La portion de raccordement llb est raccordée à une base lld et à une languette lie par une portion de diamètre réduit lic. Comme on le voit sur les figures 2 et 4, le corps de foret 12 comprend une première paire de plages 2 s'étendant axialement en direction du fût 11, une deuxième paire de plages 3 décalées par rapport à la première paire de plages 2 de 450 vers l'arrière dans la direction opposée au sens de rotation indiqué par la flèche A sur la figure 4, et une troisième paire de plages 4 décalée par rapport à la deuxième paire de plages 3 de 45 vers l'arrière dans la direction opposée au sens de rotation indiqué par la flèche A sur la figure 4 Il est prévu des gorges de dégagement 5, 6 et 7 entre les plages 2, les plages 3 et les plages 4, lesquelles gorges s'étendent axialement depuis l'extrémité la plus en avant du corps de foret 12 jusqu'à l'autre extrémité 12 a Les copeaux sont évacués à l'extérieur par l'intermédiaire des gorges de dégagement 5, 6 et 7. Une première portion de diamètre réduit 8, dont le diamètre extérieur est plus petit que celui des premières plages 2, s'étend depuis une portion décrochée 15 en direction de l'extrémité la plus en avant du corps de foret 12 Une deuxième portion de diamètre réduit 9, dont le diamètre extérieur est plus petit que celui des deuxièmes plages 3, s'étend depuis une portion décrochée 16 en direction de l'extrémité la plus en avant du corps de foret 12 Et une troisième portion de diamètre réduit 10, dont le diamètre extérieur est plus petit que celui des troisièmes plages 4, s'étend depuis une portion décrochée 17 en direction de l'extrémité la plus en avant du corps de foret 12 La deuxième portion de diamètre réduit 9 et la troisième portion de diamètre réduit 10 ont respectivement des diamètres identiques La première portion de diamètre réduit 8 a un diamètre extérieur légèrement plus grand que celui des deuxième et troisième portions de diamètre réduit La portion décrochée 15 est située en une position axialement plus proche de l'extrémité la plus en avant du foret que les portions décrochées 16 et 17, et elle comporte deux bords biseautés 15 a situés dans une position avant par rapport au sens de rotation du foret. Comme on le voit sur la figure 1, des bords de perçage 18 a et 18 b, des premiers bords d'alésage 19 a et 19 b, et des deuxiè- mes bords d'alésage 20 a et 20 b, lesquels s'étendent radiale- ment vers l'extérieur depuis l'extrémité la plus en avant du foret et sont inclinés axialement vers l'arrière, sont prévus au niveau des extrémités les plus en avant respectivement de la première portion de diamètre réduit 8, de la deuxième portion de diamètre réduit et de la troisième portion de diamètre réduit 10. Comme on le voit sur la figure 5, chacun des bords de perçage 18 a et 18 b a un angle de coupe - 1 sont identiques, par exemple 20 . Si les angles de coupe 13 1 et e 1 sont plus petits que 5 , on a trouvé que les bords d'alésage tendent à devenir plus longs et ont des difficultés pour former des trous relative- ment courts avec un diamètre uniforme Si les angles de coupe Is 1 et Kl sont plus grands que 30 , on a trouvé que la charge pour une longueur donnée des bords d'alésage devient plus grande et ceci réduit souvent la caractéristique de centrage. Comme on le voit sur la figure 5, les extrémités les plus extérieures des premiers bords d'alésage 19 a et 19 b et des deuxièmes bords d'alésage 20 a et 20 b s'étendent radialement vers l'extérieur depuis les extrémités les plus extérieures des bords de perçage 18 a et 18 b sur une distance J 1 De cette manière, les premiers bords d'alésage 19 a et 19 b et les deuxièmes bords d'alésage 20 a et 20 b peuvent aléser un trou avec un diamètre de trou, une rugosité de surface et une circularité relativement précis. En outre, les deuxièmes bords d'alésage 20 a et 20 b sont situés axialement plus près des bords de perçage 18 a et 18 b d'une distance E par rapport aux premiers bords d'alésage 19 a et 19 b En conséquence, les premiers bords d'alésage 19 a et 19 b et les deuxièmes bords d'alésage 20 a et 20 b sont soumis à une charge relativement uniforme lors de la coupe. Il en résulte que la durée de vie du foret est prolongée On peut faire varier la distance ú en fonction de la vitesse d'avance du foret. Comme on le voit sur la figure 1, le corps de foret 1 comprend en outre une première rampe 43 et une deuxième rampe 44 formées au niveau d'une position arrière des bords de perçage 18 a et 18 b par rapport au sens de rotation et inclinées radialement en direction du fût 11 Une première surface de dégagement 48 est formée dans la racine de chacun des bords de perçage 18 a et 18 b, laquelle racine est située en une position plus proche du fût 11 que le centre avant des bords de perçage 18 a et 18 b Une deuxième surface de dégage- ment 49 s'étend axialement depuis la surface de dégagement 48 en direction du fût 11. Les extrémités extérieures des bords de perçage 18 a et 18 b sont raccordées à une surface circulaire 45 de la première portion de diamètre réduit 8 Les extrémités extérieures des premiers bords d'alésage 19 a et 19 b sont raccordées à une surface circulaire 46 de la deuxième portion de diamètre réduit 9 Et les deuxièmes bords d'alésage 20 a et 20 b sont raccordés à une surface circulaire 47 de la troisième portion de diamètre réduit 10 Les surfaces circulaires 46 et 47 ont respectivement des diamètres identiques Une deuxième surface de dégagement 40, une troisième surface de dégagement 41 et une quatrième surface de dégagement 42 sont formées en des positions situées en arrière des surfaces circulaires respectives 45, 46 et 47 par rapport au sens de rotation du foret pour que les surfaces circulaires 45, 46 et 47 aient la même longueur. Lorsque le foret brunisseur 1 tourne dans le sens de la flèche A sur la figure 1, la pièce est d'abord percée par les bords de perçage 18 a et 18 b Le trou ainsi percé est ensuite usiné par les premiers bords d'alésage 19 a et 19 b, et ensuite par les deuxièmes bords d'alésage 20 a et 20 b pour procurer un trou alésé ayant une surface intérieure plus lisse et une dimension de diamètre précise. Du fait que le foret brunisseur 1 procure un axe de rotation stable pour les bords de perçage 18 a et 18 b, pour les premiers bords d'alésage 19 a et 19 b et pour les deuxièmes bords d'alésage 20 a et 20 b, la stabilité pendant la coupe peut être augmentée Il en résulte qu'on peut réduire le surdimensionnement des trous terminés et la dispersion des diamètres, et qu'on peut considérablement améliorer la précision des trous finis. Les figures 6 à 8 représentent la deuxième réalisation de l'invention. Un foret brunisseur 50 comprend des bords de perçage 56 a et 56 b formés sur l'extrémité la plus en avant d'une première portion de diamètre réduit 54 s'étendant depuis une portion décrochée 61 d'une première paire de plages 52, et des bords d'alésage 57 a et 57 b formés sur l'extrémité la plus en avant d'une deuxième portion de diamètre réduit 55 s'étendant depuis des portions décrochées 62 sur une deuxième paire de plages 53 La première portion de diamètre réduit 54 et la deuxième portion de diamètre réduit 55 sont décalées l'une par rapport à l'autre d'un angle de 90 , et des gorges de dégagement 58 et 59 s'étendent axialement entre elles Comme on le voit sur la figure 6, les extrémités extérieures des bords de perçage 56 a et 56 b et des bords d'alésage 57 a et 57 b sont raccordées à des surfaces circulaires respectives 65 et 66 Des surfaces de dégagement 67 et 68 sont formées en des positions situées en arrière des surfaces circulaires 65 et 66 par rapport au sens de rotation du foret. Comme on le voit sur la figure 8, chacun des bords de perçage 56 a et 56 b a deux angles de coupe i 2 et o perçage 56 a et 56 b sont renforcées. Les extrémités extérieures des bords d'alésage 57 a et 57 b s'étendent radialement vers l'extérieur depuis une position des bords extérieurs des bords de perçage 56 a et 56 b sur une distance 2 Chacun des bords d'alésage 57 a et 57 b a un angle de coupe 12 d'environ 200 On doit noter que les autres parties sont pratiquement similaires à celles décrites en ce qui concerne la première réalisation En conséquence, ces autres parties sont repérées par les mêmes repères et ne sont pas davantage expliquées en ce qui concerne la deuxième réalisation. Lorsque le foret brunisseur 50 tourne, la pièce est percée par les bords de perçage 56 a et 56 b Le trou ainsi percé est ensuite alésé par les bords d'alésage 57 a et 57 b Du fait que les bords d'alésage 57 a et 57 b ont un angle de coupe ig 2 relativement petit, la caractéristique de centrage pendant la coupe peut être améliorée et la dispersion des diamètres des trous finis peut être réduite. Les figures 9 à 17 montrent les résultats d'essais effectués pour étudier le diamètre, la rugosité de surface et la circularité des trous percés et alésés par le foret brunis- seur des première et deuxième réalisations Les conditions d'essai sont les suivantes: diamètre de l'outil: 15 mm vitesse de rotation: 637 tpm vitesse d'avance: 0,15 mm/tour vitesse de coupe: 30 m/min. Sur les figures 9 à 17, le terme "pleine charge" (full-open) désigne la condition dans laquelle une quantité suffisante d'huile de coupe soluble dans l'eau est appliquée pendant le perçage Le terme "brouillard" (mist) désigne la condition dans laquelle une quantité relativement faible d'huile de coupe soluble dans l'eau est pulvérisée pendant le perçage. Comme on le voit sur les figures 9 à 12, la dispersion des diamètres des trous finis est relativement faible Notamment, lorsqu'on applique une quantité suffisante d'huile de coupe, les différences entre les diamètres des trous finis sont inférieures à 2 p m. Comme on le voit également sur les figures 13 à 16, la dispersion des rugosités de surface des trous finis est faible. En outre, comme on le voit sur les figures 17 à 19, la dispersion de la circularité des trous finis est également faible. Comme on l'a expliqué ci-dessus, du fait que le foret brunisseur de l'invention comporte des bords d'alésage inclinés vers l'arrière avec un angle de coupe relativement faible depuis l'extrémité la plus en avant du foret, le centrage et la stabilisation peuvent être considérablement améliorés et on peut former un trou percé et alésé en un temps plus court, avec une précision accrue. il Revendications 1. Foret brunisseur ( 10; 50), caractérisé en ce qu'il comprend un fût ( 11); un corps de foret ( 12) solidaire du fût au niveau d'une extrémité; une première paire de moyens de bords de coupe ( 18 a,18 b; 56 a,56 b) formés au niveau d'une extrémité du corps de foret ( 12), s'étendant radialement vers l'extérieur depuis l'extrémité la plus en avant du foret et inclinés axialement vers l'arrière avec un premier angle de coupe; et une deuxième paire de moyens de bords de coupe ( 19 a, 19 b,20 a,20 b; 57 a,57 b) formés à une extrémité du corps de foret, disposés dans un plan coupant un plan contenant l'axe longitudinal (X) du foret et les premiers moyens de bords de coupe, la deuxième paire de moyens de bords de coupe ayant un diamètre extérieur maximal supérieur au diamètre extérieur des premiers moyens de bords de coupe, la deuxième paire de moyens de bords de coupe s'étendant radialement vers l'exté- rieur depuis l'extrémité la plus en avant du foret et inclinés vers l'arrière avec un deuxième angle de coupe ( O); ce deuxième angle de coupe ( O) se trouvant compris entre 5 ' et 300 par rapport à l'axe du foret. 2. Foret brunisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers ( 18 a,18 b; 56 a,56 b) et les deuxièmes ( 19 a,19 b,20 a,20 b; 57 a,57 b) moyens de bords de coupe ont des diamètres extérieurs maximaux respectifs qui sont plus petits que le diamètre extérieur maximal du corps de foret ( 11). 3. Foret brunisseur ( 10), caractérisé en ce qu'il comprend un fût ( 11); un corps de foret ( 12) solidaire du fût au niveau d'une extrémité; une première paire de bords de coupe ( 18 a,18 b) formés au niveau d'une extrémité de ce corps de foret, s'étendant radialement vers l'extérieur depuis l'extrémité la plus en avant du foret et inclinés axialement vers l'arrière avec un premier angle de coupe (i 1); une deuxième paire de bords de coupe ( 19 a,19 b) formés au niveau d'une extrémité de ce corps, disposés dans un deuxième plan coupant le plan contenant l'axe du foret (X) et les premiers bords de coupe ( 18 a,18 b), ayant un diamètre maximal supérieur au diamètre extérieur maximal des premiers bords de coupe, s'étendant radialement vers l'extérieur depuis l'extrémité la plus en avant du foret et inclinés axialement vers l'arrière avec un deuxième angle de coupe ( " 1); et une troisième paire de bords de coupe ( 20 a,20 b) formés au niveau d'une extrémité de ce corps de foret, disposés dans un troisième plan coupant le plan contenant l'axe (X) du foret et les premiers bords de coupe, ayant un diamètre extérieur maximal supérieur au diamètre extérieure maximal des premiers bords de coupe, s'étendant radialement vers l'arrière depuis l'extrémité la plus en avant du foret et inclinés axialement vers l'arrière avec un troisième angle de coupe (K 1); le deuxième angle de coupe ( 131) et le troisième angle de coupe ( e 1) étant compris entre 5 et 300. 4. Foret brunisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la troisième paire de bords de coupe ( 20 a,20 b) est située en une position axialement plus proche de l'extrémité la plus en avant du foret que les deuxièmes bords de coupe ( 19 a,19 b). 5. Foret brunisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première paire de bords de coupe ( 18 a,18 b) a des gorges de dégagement ( 5) s'étendant axialement depuis une t e position située en avant par rapport au sens de rotation du foret. 6. Foret brunisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième paire de bords de coupe ( 19 a,19 b) a des gorges de dégagement ( 6) s'étendant axialement depuis une position située en avant par rapport au sens de rotation du foret. 7 Foret brunisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la troisième paire de bords de coupe ( 20 a,20 b) a des gorges de dégagement ( 7) s'étendant axialement depuis une position située en avant par rapport au sens de rotation du foret. 8. Foret brunisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième paire de bords de coupe ( 19 a,19 b) et la troisième paire de bords de coupe ( 20 a,20 b) ont des diamètres extérieurs maximaux identiques. 9. Foret brunisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la troisième paire de bords de coupe ( 20 a,20 b) a un diamètre extérieur maximal supérieur au diamètre extérieur maximal de la deuxième paire de bords de coupe ( 19 a,19 b). 10. Foret brunisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première paire, la deuxième paire et la troi- sième paire de bords de coupe ont respectivement des diamè- tres extérieurs maximaux inférieurs au diamètre extérieur maximal du corps de foret ( 12). 11. Foret brunisseur ( 50) caractérisé en ce qu'il comprend un fût ( 11); un corps de foret ( 12) solidaire du fût au niveau d'une extrémité; t une première paire de bords de coupe ( 56 a,56 b) formés au niveau d'une extrémité de ce corps de foret, s'étendant radialement vers l'extérieur depuis l'extrémité la plus en avant du foret et inclinés axialement vers l'arrière avec un angle de coupe (' 30 par rapport à l'axe du foret. 12. Foret brunisseur selon la revendication 11, caractérisé en ce que la première paire de bords de coupe ( 56) a des gorges de dégagement ( 58) s'étendant axialement depuis une position située en avant par rapport au sens de rotation. 13. Foret brunisseur selon la revendication 11, caractérisé en ce que la deuxième paire de bords de coupe ( 57) a des gorges de dégagement ( 59) s'étendant axialement depuis une position située en avant par rapport au sens de rotation. 14. Foret brunisseur selon la revendication 11, caractérisé en ce que la première paire et la deuxième paire de bords de coupe ont respectivement des diamètres extérieurs maximaux plus petits que le diamètre extérieur maximal du corps de foret ( 12).