Brevet FR2713969A1 — publié le 19950623

FRAISE D'USINAGE, NOTAMMENT DE DECOLLETAGE La présente invention concerne une fraise d'usinage, notamment de décolletage, comprenant un corps de fraise tournant autour d'un axe et portant sur sa périphérie une pluralité d'éléments radiaux coupants régulièrement répartis. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse à l'usinage de pièces sur machines de transfert. De manière connue, cette répartition est réalisée autour d'un trou concentrique destiné à l'échappement de la partie décolletée d'une pièce de révolution au cours d'un usinage s'effectuant par une attaque frontale de la fraise. Le trou d'échappement présente le plus souvent une certaine conicité de manière à éviter le phénomène de talonnement et d'échauffement pouvant conduire à la rupture de la pièce à usiner. L'invention a pour but de fournir une fraise de ce type, mais permettant d'obtenir des diamètres de décolletage différents, dans une plage donnée, avec la même fraise et en s'affranchissant d'affûtages successifs ayant pour inconvénients, dans les fraises connues précitées, de modifier le diamètre d'usinage. Cela implique de travailler avec une plage de tolérance large, ce qui nuit à la précision de l'usinage puisque la fraise doit être prévue au départ pour travailler à la cote minimum de la tolérance, jusqu'à atteindre la cote maximum suite aux affûitages répétés. Ce problème est encore plus aigu lors qu'il s'agit de réaliser de grandes séries de pièces. En effet, dans ce cas, le réaffûitage de la fraise ou son changement éventuel s'effectue en cours de fabrication, ce qui nuit à la productivité. La présente invention permet de remédier à tous ces inconvénients et concerne à cet effet une fraise d'usinage, notamment de décolletage, comprenant un corps de fraise tournant autour d'un axe et portant sur sa périphérie une pluralité d'éléments radiaux coupants régulièrement répartis autour d'un trou concentrique destiné à l'échappement de la partie décolletée d'une pièce de révolution au cours d'un usinage s'effectuant par une attaque frontale de la fraise, ladite fraise étant remarquable en ce que le corps de fraise est constitué par une tête formant un mandrin et se prolongeant par une queue cylindrique destinée à être enserrée et entraînée en rotation, ledit mandrin portant au moins une arête coupante radiale ménagée à l'extrémité d'un élément coupant constitué par un couteau amovible réglable linéairement le long d'un axe incliné par rapport à l'axe longitudinal du mandrin, de manière à ce que la distance séparant l'arête de l'axe longitudinal corresponde au rayon de décolletage choisi, ce réglage étant effectué par coulissement des couteaux le long de l'axe incliné. Ainsi, du fait de la possibilité de faire coulisser les couteaux indifféremment vers l'avant ou vers l'arrière, on peut toujours, quel que soit le degré d'usure des arêtes coupantes, amener les couteaux dans une position correspondant exactement à la cote demandée. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront au cours de la description qui suit, faite en regard des dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une fraise d'usinage, selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue de dessus simplifiée d'une fraise selon la figure 1, en cours de montage. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une fraise selon la ligne II-II de la figure 2, en cours de montage. La figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une fraise selon un deuxième mode de réalisation. La fraise 1 globalement désignée sur la figure 1 comprend un corps de fraise constitué par une tête 2 formant un mandrin, se prolongeant par une queue cylindrique 3 qui est destinée à être enserrée et entraînée en rotation, par exemple, par un tour à chariot (non représenté) en vue du décolletage d'une pièce de révolution 4 par attaque frontale de la fraise 1 tournant autour de son axe longitudinal XX. Conformément aux deux exemples de réalisation représentés sur les figures, le mandrin 2 ou 2A de la fraise porte trois arêtes coupantes radiales 5,6,7 ménagées à l'extrémité de trois couteaux amovibles 8,9,10. Selon l'invention, les couteaux 8,9,10 sont réglables linéairement le long de trois axes YY' inclinés par rapport à l'axe longitudinal XX' du mandrin 2. De cette manière, la distance d séparant les arêtes 7,8,9 de l'axe longitudinal XX correspond au rayon de décolletage choisi pour la pièce 4. Ce choix est effectué à l'intérieur d'une plage de réglage de configuration conique de révolution C (voir figure 4). Cette plage C est définie, d'une part, par un point au sommet A situé sur l'axe longitudinal XX', et d'autre part, par un point bas tournant B se confondant avec les arêtes 5,6,7 lorsque celles-ci sont écartées de l'axe XX' au maximum par coulissement des couteaux 8,9,10 le long de l'axe incliné YY, pour une valeur de rayon de décolletage maximum. Préférentiellement, les trois couteaux 8,9,10 sont disposés à 120 l'un par rapport à l'autre. Pour un décolletage de diamètre uniforme de la pièce 4, les arêtes 5,6,7 définissent par rapport à l'axe XX' un rayon identique pour une même position dans le mandrin 2 ou 2A. Néanmoins, on peut aisément imaginer de réaliser sur la pièce 4 des paliers de diamètres différents en décalant un ou plusieurs couteaux le long de l'axe YY' ayant pour effet de rapprocher ou d'écarter la ou les arêtes 5,6,7 de l'axe longitudinal XX'. De préférence, et selon une caractéristique de l'invention, les couteaux 8,9,10 sont disposés dans des logements correspondants 11,12,13 ménagés dans le mandrin 2 selon l'axe YY' et coopèrent avec des moyens de réglage et d'immobilisation le long de cet axe. Ces moyens de réglage et d'immobilisation sont constitués par des vis 14, 15,16 traversant le paroi latérale du mandrin 2, par l'intermédiaire de trous 17 taraudés, dont un seul a été représenté sur les figures 1 et 2 pour une meilleure clarté. Ces trous 17 sont réalisés selon des axes respectivement aa',bb',cc', situés dans un plan parallèle à celui de l'axe longitudinal XX' mais de direction perpendiculairement opposée. Les vis 14,15,16 débouchent dans les logements 11,12,13 des couteaux 8,9,10 pour exercer contre ceux-ci une pression transversale après qu'ils aient été réglés le long de leur axe YY' respectif. Selon une autre caractéristique de l'invention, les logements 11,12,13 des couteaux 8,9,10 débouchent à la partie inférieure du mandrin 2 pour venir en appui contre un organe de réglage constitué par une bague filetée 18. Cette bague 18 peut être déplacée selon l'axe longitudinal XX' dans un sens ou dans l'autre par rapport à une partie filetée fixe 19 de la fraise, en l'occurrence sur la queue 3. Ceci a pour effet d'entraîner les couteaux 8,9,10 en déplacement vers le haut ou vers le bas avant qu'ils ne soient immobilisés par les vis latérales de blocage 14,15,16. Préférentiellement, la partie filetée 19 est réalisée à la partie haute de la queue 3, sous le mandrin 2 (figure 1). Selon ce même mode de réalisation, la bague de réglage 18 comporte une zone périphérique interne 20 perpendiculaire à l'axe incliné YY' des couteaux 8,9,10 de manière à constituer un appui plan à l'extrémité de ces derniers en cours de réglage ou de fraisage. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans l'axe longitudinal XX' de la fraise est ménagé au moins dans sa partie formant le mandrin 2, un alésage débouchant 21 apte à constituer l'échappement de la partie décolletée 4a de la pièce 4 en cours d'usinage. Selon le présent exemple, l'alésage 21 débouche de part et d'autre du corps de fraise constitué par le mandrin 2 et la queue 3. Comme le montrent les figures 1 et 3, un outil de coupe 22, par exemple un forêt, peut être disposé dans l'alésage central 21 de manière à effectuer simultanément à l'opération de décolletage, une autre opération d'usinage telle que perçage mais aussi, à l'aide d'outils appropriés, ébavurage, chamfreinage, etc... Un tel outil de coupe 22 disposé dans l'alésage central 21 est immobilisé en position par l'intermédiaire de trois vis de blocage 23,24, 25 également à 120 et 2 0 coopérant avec des trous filetés 26 correspondants, dont un seul est représenté sur la figure 2. Ces trous 26 sont ménagés radialement sous les trous 17 dans la paroi latérale du mandrin, selon des axes dd',ee',ff', et débouchent dans l'alésage 21. Le mode de réalisation représenté sur la figure 4 diffère essentiellement du précédent décrit ci-dessus en ce que la bague de réglage filetée 18A coopère avec une zone filetée 19A réalisée sur une partie de la paroi latérale extérieure du mandrin 2A. Quel que soit le mode de réalisation retenu, la fraise selon l'invention offre d'innombrables avantages. C'est ainsi qu'avec la même fraise on pourra obtenir des diamètres d'usinage réglables de plusieurs millimètres et avec une très grande précision (0,02 mm sur la diamètre) permettant d'usiner au mieux exactement selon les tolérances requises et cela par simple rotation de la bague filetée 18 ou 18A. De plus, une telle fraise, très légère, permet des vitesses de rotation élevées, donc des usinages très rapides, et peut être montée sur de petites broches. En outre, ces fraises sont d'un montage très simple et tournent parfaitement rond, car parfaitement équilibrées et cela pour un encombrement minimum permettant l'usinage au plus près des systèmes de serrage et dans certains cas à l'intérieur même de ces systèmes, en particulier dans le cas des machines de transfert. Un autre avantage obtenu par l'invention réside dans le fait qu'une telle fraise a une durée de vie pratiquement illimitée. En effet, seuls les couteaux sont à changer et cela après usure complète correspondant à un très grand nombre d'affûtages successifs. On peut également citer le fait que selon l'agencement des couteaux et surtout leur positionnement, on obtient une évacuation optimum des copeaux ainsi qu'une lubrification parfaite supprimant les problèmes d'échauffement. Cela a pour avantage d'offrir de très bons états de surface ainsi qu'une tenue des outils incomparable, et donc des affûtages moins fréquents. De plus, la possibilité d'affûter les couteaux séparément permet de détalonner le diamètre intérieur de l'angle désiré et même de faire un cône à l'angle désiré et, pour de petits diamètres d'usinage, d'affûter l'avant avec des meules qui 2 0 n'ont pas toujours un angle très vif. Par ailleurs, les couteaux sont réaffûtables sur l'avant de 4 ou 8 millimètres suivant les types de fraises, et, après meulage maximum, on a la possibilité de réutiliser ces couteaux pour d'autres diamètres, sur le même type de fraise ou sur d'autres types de fraises. Egalement, la fraise selon l'invention permet de décolleter suivant des diamètres plus petits que ceux que l'on peut obtenir avec des fraises traditionnelles, car en dessous du diamètre de 1,5 millimètre il n'est techniquement plus possible d'aléser correctement le trou central des fraises connues. Enfin, il convient de signaler que la fraise de l'invention permet de 3 0 monter des axes avec molettes pour réaliser des moletages droits ou croisés. Bien entendu la fraise selon l'invention peut être traitée au titane ou autres traitements afin d'en augmenter encore plus la durée de vie et d'améliorer le glissement des copeaux. REVENDICATIONS 1. Fraise d'usinage, notamment de décolletage, comprenant un corps de fraise (3) tournant autour d'un axe (XX) et portant sur sa périphérie une pluralité d'éléments radiaux coupants régulièrement répartis autour d'un trou concentrique destiné à l'échappement de la partie décolletée d'une pièce de révolution (4) au cours d'un usinage s'effectuant par une attaque frontale de la fraise, caractérisée en ce que le corps de fraise est constitué par une tête formant un mandrin (21,2A) et se prolongeant par une queue cylindrique (3) destinée à être enserrée et entraînée en rotation, ledit mandrin portant au moins une arête coupante radiale (5,6,7) ménagée à l'extrémité d'un élément coupant constitué par un couteau amovible (8,9,10) réglable linéairement le long d'un axe (YY) incliné par rapport à l'axe longitudinal (XX) du mandrin, de manière à ce que la distance (d) séparant l'arête (7,8,9) de l'axe longitudinal (XX) corresponde au rayon de décolletage choisi, ce réglage étant effectué par coulissement des couteaux (8,9,10) le long de l'axe incliné (YY'). 2. Fraise selon la revendication 1, caractérisée en ce que le couteau (8,9,10) est disposé dans un logement correspondant (11,12,13) ménagé dans le mandrin (2,2A) selon l'axe incliné (YY) et coopère avec des moyens de réglage et d'immobilisation. 3. Fraise selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de réglage et d'immobilisation sont constitués par une vis (14,15,16) traversant la paroi latérale du mandrin (2) selon un axe (aa',bb',cc') situé dans un plan parallèle à celui de l'axe longitudinal (XX') mais de direction perpendiculairement opposée, ladite vis (14,15,16) débouchant dans le logement (11,12,13) du couteau (8,9,10) pour venir exercer une pression latérale contre celui-ci après qu'il ait été réglé le long de son axe incliné (YY'). 4. Fraise selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le logement (11,12,13) du couteau (8,9,10) débouche à la partie inférieure du mandrin (2,2A) pour venir en appui contre un organe de réglage constitué par une bague filetée (18,18A) pouvant être déplacée selon l'axe longitudinal (XX) dans un sens ou dans l'autre, par rapport à une partie filetée fixée (19,19A) de la fraise (1), entraînant subséquemment le couteau (8,9,10) en déplacement, avant qu'il ne soit immobilisé par la vis latérale de blocage (14,15,16). 5. Fraise selon la revendication 4, caractérisée en ce que la bague de réglage filetée (18) coopère avec une zone filetée (19) réalisée à la partie haute de la queue (3), sous le mandrin (2). 6. Fraise selon la revendication 4, caractérisée en ce que la bague de réglage filetée (18A) coopère avec une zone filetée (19A) réalisée sur une partie de la paroi latérale extérieure du mandrin (2A). 7. Fraise selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la bague de réglage (18,18A) comporte une zone périphérique interne (20) perpendiculaire à l'axe incliné (YY) du couteau (8,9,10), de manière à constituer un appui plan à l'extrémité de ce dernier en cours de réglage ou de fraisage. 8. Fraise selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte trois couteaux (8,9,10) disposés à 120 l'un par rapport à l'autre et dont l'arête (5,6,7) de chacun d'eux forme par rapport à l'axe longitudinal (XX') un rayon identique pour une même position dans leur logement (11,12,13), ou différent pour une position décalée dans leur logement (11,12,13). 9. Fraise selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que dans son axe longitudinal (XX') est ménagé au moins dans sa partie formant mandrin (2,2A), un alésage débouchant (21), apte à constituer l'échappement de la partie décolletée (4a) de la pièce (4) en cours d'usinage. Fraise selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'un outil de coupe (22) est disposé dans son alésage central (21) de manière à effectuer simultanément à l'opération de décolletage une autre opération d'usinage. 11. Fraise selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'outil de coupe (22) disposé dans son alésage central (21) est immobilisé en position par l'intermédiaire d'au moins une vis de blocage (23,24,25) coopérant avec un trou taraudé correspondant (26), ménagé radialement dans la paroi latérale du mandrin (2,2A) et débouchant dans ledit alésage (21).