Brevet FR2719246A1 — publié le 19951103

L'invention concerne une plaque de coupe pour un alésoir uni- lame, comprenant une partie de lame principale, une partie de lame secondaire et une zone de transition entre la partie de lame principale et la partie de lame secondaire, ainsi qu'un procédé pour aléser des forures à des mesures extrêmes et à des vitesses de coupe élevées dans des matériaux thermodur- cissables. Quand on alèse des forures, il est préférable que cela soit exécuté avec une grande précision de mesure. Il est souhaitable aussi de travailler de manière économique. Cela s'obtient, entre autres, par des vitesses de coupe éle- vées. Des vitesses de coupe élevées signifient que la matièlre à aléser de l'objet à usiner est surchauffée. Mais, au moyen d'un agent réfrigérant ou similaire, la matière est également refroidie brusquement. Pour de l'acier, la température peut s'élever à plus de 800'C et pour l'aluminium à plus de 300'. Si ces matières sont rapidement refroidies, il se produit alors des modifications de la microstructure et, cela a pour effet une dureté considérablement accrue. La partie de lame principale ne continue à couper régulièrement que dans les zones qu'elle a auparavant durcies. L'alésure devant la partie de lame principale donne moins de difficultés que celle de la zone résultant de la transition entre la partie de lame principale et la partie de lame secondaire, car son épaisseur est infinitésimalement mince, étant donné que la partie de lame secondaire ne s'écarte, à cet endroit, que de quelques degrés du parallélisme par rapport à l'axe de rotation ilomtriqueIl devient alors difficile, voire impossible, de couper les petits bouts fins qui, au cours de la rotation, ont eté durçis auparavant. 2 2719246 L'invention a donc pour but de créer un alésoir caractérisé par le fait que la zone de transition, vue de dessus donnant sur la surface d'alésure, suit un tracé de courbe constant dont les zones d'extrémités sont respectivement tangentielles à l'étendue de la partie de lame secondaire. L'alésoir se caractérise en outre par les points suivants: a) la partie de lame principale présente au moins une portion sensiblement droite et le tracé constant de courbe relie de manière tangentielle la partie de lame secondaire à la por- tion sensiblement droite. b. le tracé de courbe suit une fonction de section conique. c. le tracé de courbe est un rayon. d. le tracé de courbe est une partie d'hyperbole. e. le tracé de courbe est une partie de parabole. f. le tracé de courbe est une partie d'une courbe logarithmique. g. le tracé de courbe est une partie de courbe d'un logarithme naturel. h. le tracé de courbe est également, par son autre zone d'ex- trémité, tangentiel à la partie de lame principale. i. la plaque de coupe ne présente aucun palier conducteur d'alésure. j. la plaque de coupe présente un palier conducteur d'alésure. 3 2719246 k. au moins dans la zone de la partie de lame principale, la surface alésée présente une face de dépouille plate. 1. la face de dépouille est inclinée à 15 30%. m. la face de dépouille commence au début du tracé de courbe. L'invention a également pour objet un procédé défini par le fait que l'alésage se fait au moyen d'une plaque de coupe, dont la zone de transition, entre la partie de lame prin- cipale et la partie de lame secondaire, suit un tracé constant de courbe dont la zone d'extrémité est au moins tangentielle à la partie de lame secondaire. Le procédé se caractérise au moins par les points suivants: 1. des combles de forure sont travaillés à partir de 0,15 mm. 2. le comble est supérieur à 0,2 mm. 3. le comble est de l'ordre de 0,15 mm à 5 mm. 4. la vitesse de coupe est supérieure à 80 m/min. 5. la vitesse de coupe est supérieure à 100 m/min. 6. la vitesse de coupe est de l'ordre de 80 m/min à 300 m/min. 7. des alliages durcissables sont alésés. 8. des alliages d'aluminium sont ass 9. l'acier est alésé. 4 2719246 Ainsi, il a été constaté qu'il ne se produit pas de change- ment de microstructure dans le sens d'un durcissement per- manent et il n'existe pas d'endroits o l'alésure doit rompre absolument. Les températures provoquant le durcissement sont, pour l'acier, de l'ordre de 800' à 1200'C et, pour l'aluminium, supérieures à 300'C. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés. La fig. 1 est une vue de dessus d'une zone d'angle d'une pla- que de coupe à l'échelle. La fig. 2 est une vue identique à la fig. 1, la zone d'angle étant cependant de forme différente. La fig. 3 est une vue identique à la fig. 1 pour un troisième exemple de réalisation, les fig. 1 à 3 étant à l'échelle. La fig. 4 est une vue de dessus de la zone d'angle d'une pla- que de coupe connue présentant une zone d'alésure. La fig. 5 est une vue de dessus, identique à la fig. 4, de la zone d'angle d'une seconde plaque de coupe connue présentant une zone d'alésure. La fig. 6 est une vue identique a la fig. 1, mais avec une zone d'alésure. 2719246 La fig. 7 est une vue identique à la fig. 2, mais avec une zone d'alésure. La fig. 8 est une vue identique a la fig. 3, mais avec une zone d'alésure. La fig. 9 est une représentation plus exacte par formule de la zone de transition. La fig. 10 est une vue similaire à la fig. 1 d'une forme pre- férée de plaque de coupe. La fig. 11 est une coupe le long de la ligne 11.11 de la fig. 10. La fig. 12 est une vue identique à la fig. 10 d'un exemple modifié de réalisation. La fig. 13 est une vue suivant la flèche 13 de la fig. 12. La fig. 14 est une vue similaire à la fig. 3, plus en détail et des indications sur la direction de la force passive pour un comble différent. La fig. 15 est une image au microscope électronique à ba- layage à travers la zone inférieure d'une forure alésée par un outil traditionnel et qui montre une couche durcie. La fig. 16 est une image identique à la fig. 15 pour un alésage conforme à l'invention. D'après la fig. 1, une plaque de couse 11. interrompue à gau- che, est rotative autour d'une axe longitudinal géométrique 12. Elle présente une partie de lame secondaire 13 qui s'ée- 6 2719246 tend parallèlement à l'axe longitudinal géométrique 12 et une partie de lame principale 14 sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal géométrique 12. La partie de lame prin- cipale est normalement plus courte que la partie de lame secondaire 13, mais s'appelle ainsi car elle coupe la plus grande quantité d'alésure. La zone orientée vers l'extérieur de la partie de lame secondaire 13 n'enlève pas de matière de la paroi de la forure et est donc appelée partie de lame secondaire bien que la zone de la partie de lame secondaire soit déterminante pour la qualité de la paroi de la forure, car elle sert d'appui à l'alésoir et à lisser la paroi de la forure. On ne peut pas dire que la partie de lame secondaire et la partie de lame principale se terminent à un certain point. Bien plus, il existe à cet endroit une zone de transition. D'après la fig. 1, cette zone de transition 15 suit une courbe logarithmique. Sa configuration exacte résulte de la fig. 9 o est également indiquée la fonction du logarithme décimal. Comme on peut le voir, à distance de 0,3 mm du début de la courbe logarithmique, la tangente est de 1 degré. A la fig. 2, la zone de transition prend la forme d'une courbe de logarithme naturel, part de manière tangentielle depuis la partie de lame secondaire 13 et se continue tangentiellement dans la partie de lame principale 14, alors qu'il est vrai que pour la plaque de coupe, d'après la fig. 1, un angle 16 est visible. Dans l'exemple de réalisation selon la fig. 3, la zone de transition a la forme d'un rayon de r - 1,2 mm dont la tran- sition entre la partie de lame secondaire et la partie de lame principale est également tangentielle. 7 2719246 Si la paroi de forure se trouvait sur la ligne du O mm, il n'y aurait pas d'alésure. Pour une ligne imaginaire de 0,1 mm, c'est essentiellement la partie de lame secondaire et une partie de la zone de tran- sition qui coupent. Des combles de forure significatifs com- mencent à partir de 0,15 mm et vont tout au plus jusqu'à 0,5 mm, car enlever un comble de 0,5 mm ne voudrait plus signi- fier alésage de comble élevé mais perçage. D'après la fig. 4 une plaque de coupe connue emmène à chaque rotation, une alésure 17 qui est très épaisse dans la zone partielle 18. Du fait du premier chanfrein 19, la zone par- tielle 21 devient plus mince mais est partout de la même épaisseur comme la zone partielle 18. Du fait du chanfrein 22 encore en angle aigu, la zone partielle 23 de l'alésure devient ultra-mince. Une autre géométrie est visible à la fig. 5. Etant donné qu'à cet endroit, l'angle aigu du chanfrein n'est pas si prononce, la zone partielle externe 24 est plus épaisse que la zone par- tielle 23 de la plaque de coupe suivant la fig. 4. Le point commun, avec l'état de la technique, est qu'il est prévu ici, entre les zones partielles, des points de rupture théoriques 26, 27, 29. Cela signifie que, dans la plaque de coupe selon la fig. 4, la zone partielle 23 se sépare de la zone partielle 21 statistiquement en permanence ou du moins beaucoup trop fréquemment dans la mesure o toutes les deux se cassent au point de rupture théorique 27. Statistiquement, la zone partielle 21 devrait être encore entrainée donc à fortiori la zone partielle 18. bien qu'en principe une rup- ture se produit également selon la statistique au point de rupture théorique 26. 8 2719246 La zone partielle 23 peut cependant rester souvent accrochée à la paroi de forure et il se produit une force passive éle- vée dirigée vers le bas (en direction de l'axe longitudinal géométrique 12). Mais l'épaisseur d'alésure est si faible qu'aucune alésure ne peut être enlevée. Dans les exemples de réalisation conformes a l'invention, il est naturel que les bouts d'alésure soient très minces. Mais la grande différence consiste dans le fait que chaque élément de volume augmente, dans sa coupe transversale de manière infinitésimale en direction de la partie de lame principale, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de point de rupture théorique et que chaque élément de volume plus important ne diminue, en direction de l'élément de volume plus petit, que très peu et peut l'entraîner dans la coupe. La plaque de coupe d'après la fig. 9 mesure 36 mm de long. Elle se termine donc à droite. La mesure à gauche devant le chiffre "36" indique l'endroit axialement parallèle et les chiffres écrits verticalement indiquent la distance à cet endroit de la ligne droite dessinée au-dessus. La courbe débute avec une inclinaison de un degré. On peut également considérer la ligne supérieure droite horizontale comme étant la paroi imaginée de la forure. Dans l'exemple de réalisation de la fig. 10, se trouvent une partie de lame secondaire 32 et une partie de lame principale 33 qui présentent une partie sensiblement droite. Elles sont reliées entre elles par un rayon 34. L'arc de cercle s'étend ici sur un angle sensiblement plus petit que 90 par exemple 30. Le rayon est de 1,2 mm. A la fig. 11, on reconnaît la face supérieure 36 de la plaque de coupe, la partie de lame 37, une surface 38 servant d'ap- 9 2719246 pui a la partie de lame secondaire contre la paroi de forure pour le lissage ainsi qu'une face de dépouille 39 en tant que surface libre. Dans l'exemple de réalisation selon les fig. 12 et 13, à par- tir du début 41 du rayon 42, la face supérieure de la plaque de coupe est dotée d'un aplatissement 43 qui se poursuit dans la face supérieure plane par un coude 44 suivant un angle de '. On reconnaît également ici la surface 45 appliquée pen- dant l'usinage qui s'étend au-delà du rayon 42 pour atteindre la partie de lame principale 45. Un tel aplatissement 43 a pour conséquence un meilleur rejet de l'alésure. On reconnait également la face de dépouille 47 qui n'est pas appliquée et qui s'étend également complètement vers la droite. Les meu- leuses modernes permettent un tel usinage. Dans la représentation selon la fig. 14. on suppose tout d'abord que l'alésage s'effectue pour un comble de 0,2 mm. La droite 48 commence en conséquence à 34,8 mm (paroi de forure) et se termine à hauteur de 0,2 mm de comble. L'alésure pré- levée dans cette zone provoque une force totale 49 qui est perpendiculaire à la droite 48. Celle-ci peut être décomposée en une force d'avance 51 qui fait pénétrer l'alésoir dans la forure, et une force passive 52 perpendiculaire à la première. La droite 53 en trait et point débute également au niveau de la paroi de forure à 34,8 mm et se termine à la hauteur de comble d'environ 0,45 mm. Il est visible qu'elle est plus plane. On enlève désormais plus d'alésure ce qui s'exprime dans une force totale 54 qui est supérieure à la force totale 49. La force d'avance 56 est supérieure à la force d'avance 51. Mais la force passive 57 équivaut a peu pres a la force passive 52, de sorte que l'on a des rapports constants largement indépendants de la taille de l'alésure alésée. 2719246 La photographie 15 représente une paroi de forure alésée dans la zone inférieure par une plaque de coupe similaire à la figure 5. La bordure blanche du trou de forure senslblement noir montre une fine couche durcie. L'axe médian de la forure est à gauche de la photographie de la fig. 15. A la fig. 16, l'axe médian de la forure est à droite de la photographie. L'alésage a été pratiqué ici à l'aide d'une plaque de coupe suivant les fig. 10 et 11. Il est ici frap- pant qu'il ne se produit aucune zone durcie et on obtient, à tout point de vue, de meilleures conditions de travail. L'invention peut être appliquée, au-delà du cas d'utilisation de l'alésoir unilame, également pour des alésoirs tradition- nels multilame. 11 2719246 Revendications 1. Plaque de coupe (11) pour un alésoir unilame, comprenant une partie de lame principale (14), une partie de lame secon- daire (13) et une zone de transition (15) entre la partie de lame principale (14) et la partie de lame secondaire (13), caractérisée en ce que la zone de transition (15), vue de dessus donnant sur la surface d'alésure, suit un tracé de courbe constant dont les zones d'extrémités sont respecti- vement tangentielles à l'étendue de la partie de lame secon- daire (14). 2. Plaque de coupe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie de lame principale présente au moins une por- tion sensiblement droite et en ce que le tracé constant de courbe relie de manière tangentielle la partie de lame secon- daire à la portion sensiblement droite. 3. Plaque de coupe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tracé de courbe suit une fonction de section conique. 4. Plaque de coupe selon la revendication 3, caractérisée en ce que le tracé de courbe est un rayon. 5. Plaque de coupe selon la revendication 3, caractérisée en ce que le tracé de courbe est une partie d'hyperbole. 6. Plaque de coupe selon la revendication 3, caractérisée en ce que le tracé de courbe est une partie de parabole. 7. Plaque de coupe selon la revendication 1. caractérisée en ce que le tracé de courbe est une partie d'une courbe loga- rithmique. 12 2719246 8. Plaque de coupe selon la revendication 7, caractérisée en ce que le tracé de courbe est une partie de courbe d'un loga- rithme naturel. 9. Plaque de coupe selon la revendication 1, caractérisee en ce que le tracé de courbe est également, par son autre zone d'extrémité, tangentiel à la partie de lame principale. 10. Plaque de coupe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle ne présente aucun palier conducteur d'alésure. 11. Plaque de coupe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente un palier conducteur d'alésure. 12. Plaque de coupe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins dans la zone de la partie de lame principale, la surface alésée présente une face de dépouille plate. 13. Plaque de coupe selon la revendication 12, caractérisée en ce que la face de dépouille est inclinée à 15' 30%. 14. Plaque de coupe selon la revendication 12, caractérisée en ce que la face de dépouille commence au début du tracé de courbe. 15. Procédé pour aléser des forures à des mesures extrêmes et à des vitesses de coupe élevées dans des matériaux thermo- durcissables, la plaque de coupe (11) de l'alésoir unilame utilisé présentant une partie de lame principale (14) et une partie de lame secondaire (13). caractérisé en ce que l'alé- sage se fait au moyen d'une plaque de coupe, dont la zone de transition, entre la partie de lame principale (ila) et la partie de lame secondaire (13). suit un traca constant de courbe dont la zone d'extrémité est au moins tangentielle à la partie de lame secondaire (13). 13 2719246 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que des combles de forure sont travaillés à partir de 0,15 mm. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le comble est supérieur à 0,2 mm. 18. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le comble est de l'ordre de 0,15 mm à 5 mm. 19. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la vitesse de coupe est supérieure à 80 m/min. 20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que la vitesse de coupe est supérieure à 100 m/min. 21. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que la vitesse de coupe est de l'ordre de 80 m/min à 300 m/min. 22. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que des alliages durcissables sont alésés. 23. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que des alliages d'aluminium sont alésés. 24. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce -.ie l'acier est alésé.