Brevet FR2743743A1 — publié le 19970725

INSTRUMENT A MAIN POUR L'USINAGE DE PIECES, NOTAMMENT DE PIECES MECANIQUES L'invention concerne un instrument à main pour l'usinage de pièces, notamment de pièces mécaniques, en particulier pour l'arasement d'angles, la réalisation de chanfriein ou de rayon à l'aide d'un outil tournant. On connaît déjà de multiples instruments à main pour l'usinage des angles vifs, de pièces de bois, de métal ou de pierre. Le plus souvent ces instruments sont constitués d'un outil tournant, tel que fraise, entraîné en rotation par flexible et moteur électrique ou en bout de moteur électrique ou turbine pneumatique. Ces instruments sont peu ou pas opérationnels pour deux raisons essentielles: - d'une part la pénétration de l'outil dans la matière est aléatoire car elle est laissée à la dextérité de l'opérateur; - d'autre part, l'outil étant apparent et tournant à grande vitesse (12000 tours), le risque de casse ou d'éclatement de l'outil est fréquent en raison des tressautements dus au contact mal maîtrisé de la partie coupante de l'outil sur la pièce à usiner, ce qui constitue un réel danger. Du point de vue économique, ces instruments sont peu rentables car les chanfreins ou rayons souhaités devant être précis et de grande régularité et l'intervention manuelle étant par nature hasardeuse, l'usinage n'est ni fiable ni régulier, ce qui implique des retouches successives pour tenter de rattraper les irrégularités commises. Certains opérateurs ont tenté de pallier ces inconvénients en utilisant un guide fixe en forme de cornière pourvu d'une entaille au niveau de son arête à travers laquelle la partie coupante de l'outil attaque l'angle de la pièce que l'on fait glisser progressivement sur ce guide. Ce type d'outillage permet de mieux contrôler l'enlèvement de matière, mais l'outil tournant reste apparent avec les dangers énoncés précédemment et, de surcroît, il s'agit de postes fixes qui ne peuvent recevoir que des pièces profilées et rectilignes capables de glisser sur le guide-cornière. Il est inconcevable avec de tels dispositifs d'opérer des arasements ou des chanfreins sur des pièces circulaires ou sur des parties concaves ou convexes et encore moins d'opérer directement sur le site. Il existe par ailleurs des plans de travail sur lesquels émergent des fraises coniques dont les profondeurs de coupe sont pilotées par un roulement prenant appui sur un des côtés de la pièce à chanfreiner ou à ébavurer. Les parties concaves ou convexes d'une pièce peuvent être travaillées pourvu que tous ses angles se trouvent sur un même plan. Par ailleurs, ces dispositifs sont des postes fixes et ne peuvent être utilisés sur le site. L'invention répond à ces inconvénients et concerne à cet effet un instrument à main pour l'usinage de pièces, notamment pour l'arasement d'angles, la réalisation de chanfreins ou rayons sur des pièces métalliques, du type constitué d'un outil, tel que fraise, entraîné en rotation par un organe moteur, instrument caractérisé en ce que la partie active dudit outil est logée dans un fourreau-guide, fixe en rotation, pourvu d'au moins une lumière débouchant au droit de cette partie active de l'outil et dont les bords inclinés convergent vers cette partie active en formant des portées de guidage et d'appui de la pièce à usiner, ce fourreau-guide étant fixé sur un corps de palier renfermant au moins un roulement dont la cage intérieure est solidaire en rotation de la queue de l'outil entraîné par l'axe moteur. Selon un mode de réalisation préférentiel, le corps de palier renferme deux roulements, concentriques à la queue de l'outil, et une entretoise cylindrique ajustée sur la queue dudit outil et située entre les deux roulements, cette entretoise comportant d'une part des ergots d'entraînement, en saillie sur ses deux faces frontales, en prise avec les cages intérieures des roulements, d'autre part, un orifice taraudé pour la réception d'une vis de blocage venant en butée sur la périphérie de la queue de l'outil. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description ci-après et des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale de l'instrument à main conforme à l'invention, selon un premier mode de réalisation; - la figure 2 est une vue agrandie montrant la forme progressive de la lumière du fourreau-guide; - la figure 3 est une vue en coupe axiale, selon un second mode de réalisation; - la figure 4 est une vue en coupe axiale, selon un troisième mode de réalisation; - la figure 5 est une vue en coupe axiale du fourreau-guide et de son outil associé; - la figure 6 est une vue schématique illustrant l'outil en position d'usinage sur l'angle d'une pièce. Le but essentiel de l'invention est de maîtriser la pénétration de l'outil' dans la matière tout en évitant les risques inhérents à l'éclatement de l'outil en cours d'usinage. Pour ce faire et selon le premier mode de réalisation illustré en figure 1, l'outil, (ici une fraise 1), est logé à l'intérieur d'un fourreauguide 2, sa denture 1 1 étant totalement masquée de l'extérieur par un nez 21 prolongeant ce fourreau-guide. La queue 12 de l'outil est accouplée à un organe d'entraînement tel qu'un moteur électrique (non représenté) et est logée dans un corps de palier 3 renfermant deux roulements 4, concentriques à la queue de l'outil 12 et formant un palier supportant la queue de l'outil pour éviter que il'outil tourne en porte à faux et accuse un défaut d'excentricité au cours de sa rotation. Ces roulements sont espacés l'un de l'autre par une entretoise cylindrique 5, ajustée sur la queue de l'outil. Chaque face frontale 51 et 52 de cette entretoise comportant, de façon alternée, un ergot 53 qui fait saillie vers l'extérieur et qui vient se loger dans un évidement correspondant des cages intérieures 41 et 42 des deux roulements 4. L'entretoise 5 est rendue solidaire en rotation de la queue 12 de l'outil par une vis 6 logée dans un orifice taraudé de cette entretoise, venant en butée sur la périphérie de la queue 12 de l'outil. Le corps de palier 3 comporte un orifice 7 pour le passage de la vis et de la clé de serrage 8. Ainsi la queue 12 de l'outil entraîne en rotation l'entretoise 5, laquelle entraîne à son tour par ses deux ergots 53 les cages intérieures 41 et 42 des roulements 4. Le corps de palier 3 reste en revanche fixe en rotation et les deux roulements 4 sont immobilisés axialement dans un corps de palier par une rondelle élastique 9 et deux circlips 10, placés de part et d'autre des deux roulements 4. Le corps de palier 3 comporte une partie filetée 31 sur laquelle est vissé le fourreau-guide 2 se présentant sous la forme d'un embout cylindrique prolongé par le nez 21. Ce nez comporte au moins une lumière 22 située au droit de la denture 11 de l'outil, et cette lumière comporte avantageusement des bords inclinés 23 convergeant vers cette denture et servant de portée ou d'appui pour la pièce à usiner, schématisée en 13. Ces 4 2743743 bords inclinés 23 servent en effet à maîtriser la profondeur de pénétration de la pièce à l'intérieur du fourreau-guide 2. Ces portées sont prolongées par un évasement 122 limitant la largeur des portées 23 pour faire mieux coincider le fourreau-guide avec la pièce à usiner. Comme visible en figure 2, la lumière 22 peut être semi- circulaire et avoir une forme progressive pour obtenir des chanfreins de tailles différentes. Dans ce cas, il suffit de positionner la pièce à usiner 13 en regard de la partie de la lumière choisie selon la largeur du chanfrein ou du rayon à réaliser. Cette forme de lumière favorise par ailleurs l'expulsion des copeaux ou de la limaille au cours de l'opération d'usinage. On peut, si nécessaire (comme visible en figure 5), prévoir sur le même fourreau-guide deux ou plus d'encoches ou de lumières de formes et de largeurs différentes avec des portées d'orientation variable selon l'angle du chanfrein à réaliser. De même, la fraise peut être de type circulaire, comme visible en figure 1, ou encore être conique et, dans ce cas, le nez de l'embout sera de forme correspondante ou encore, l'outil peut servir à usiner des rayons et dans cette éventualité la denture de l'outil comportera des gorges annulaires 14 dont la concavité correspondra aux rayons de la pièce usinée. La partie coupante de l'outil doit préférablement avoir une denture avec une coupe à droite et une hélice à gauche ou une coupe à gauche pour rotation à gauche avec une hélice à droite. Cette disposition favorise le dégagement des copeaux vers l'extérieur de la chambre intérieure du guide de façon à protéger les roulements des copeaux ou limaille d'usinage. Selon un second mode de réalisation tel que visible en figure 3, la queue 12 de l'outil est portée par une entretoise 15 comportant sur ses deux faces latérales des épaulements cylindriques 16, coaxiaux à la queue de l'outil et servant de portées à deux roulements 17. Là encore l'entretoise 16 est calée sur la queue de l'outil 12 par une vis 18 accessible de l'extérieur du corps de palier 19. Le fourreau-guide 20 est vissé sur la partie filetée du corps de palier 19 et comporte ici deux lumières 24 de largeurs et d'inclinaisons différentes. Ici la fraise 25 est d'un diamètre plus petit que le diamètre intérieur des roulements des paliers 17. Selon un troisième mode de réalisation tel que visible en figure 4, l'axe rotatif 26, qui peut être l'axe d'un moteur électrique, d'une turbine pneumatique ou d'un élément entraîné par flexible, peut être percé axialement d'un trou borgne 27 destiné à recevoir la queue de l'outil rendue solidaire en rotation avec l'axe 26 par une vis 28 accessible de l'extérieur de la gaine 29 du dispositif d'entraînement et vissée dans un orifice radial taraudé. Cette gaine 29 comporte une partie taraudée 30 dans laquelle vient se visser le fourreau-guide 31 lui-même fileté. Là encore, le nez 32 du fourreau-guide comporte une lumière 33 présentant des bords convergents en direction de la denture de l'outil (non représenté). Un roulement à billes 37 est interposé entre la gaine 29 du dispositif d'entraînement et l'axe rotatif 26. L'instrument à main selon l'invention peut être utilisé sur tout dispositif tournant tel que perceuse à main, broche pneumatique, mandrin, pince à entraînement par flexible, moteur électrique avec pinces, etc... Comme visible en figure 6, l'instrument, selon l'invention, est fixé sur un porte-pinces 34 prolongeant le flexible 35 renfermant l'arbre tournant, par une pince classique 36 à mâchoires radiales comportant des méplats de serrage. La figure 6 montre comment s'effectue la préhension de l'outil et illustre en particulier sa facilité d'utilisation, la main saisissant le porte- pinces 34 tandis que le pouce et l'index tiennent le corps de palier et le fourreau-guide, fixes en rotation. L'outil est présenté incliné sur l'angle vif de la pièce à usiner 13 de manière à ce que ses deux arêtes orthogonales 131,132 viennent en appui sur les bords inclinés 23 de la lumière 22 maîtrisant ainsi la profondeur de pénétration de la pièce à l'intérieur du fourreau-guide, en direction de la denture de l'outil 11. Ainsi, l'outil est, dans tous les cas, masqué à l'intérieur du fourreauguide ce qui réduit très sensiblement les risques de casse ou d'éclatement de l'outil puisque l'enlèvement de matière se fait progressivement sans à-coup et sans tressautement. En outre, en cas de casse inopinée de cet outil, les dangers corporels sont pratiquement réduits à néant. Enfin, la pénétration de l'outil dans la matière se fait progressivement dès l'instant o la pièce à usiner entre en contact avec le fourreau-guide, ce qui permet de réaliser des usinages réguliers et contrôlés. 6 2743743 REVENDICATIONS 10. Instrument à main pour l'usinage de pièces, notamment pour l'arasement d'angles, la réalisation de chanfreins ou rayons sur des pièces métalliques, du type constitué d'un outil, tel que fraise, entraîné en rotation par un organe moteur, instrument caractérisé en ce que la partie active dudit outil (1) est logée dans un fourreau-guide (2), fixe en rotation, pourvu d'au moins une lumière (22) débouchant au droit de cette partie active (11) de l'outil et dont les bords inclinés (23) convergent vers cette partie active en formant des portées de guidage et d'appui de la pièce à usiner (13), ce fourreau-guide étant fixé sur un corps de palier (3) renfermant au moins un roulement (4) dont la cage intérieure est solidaire en rotation de la queue (12) de l'outil (1) entraîné par l'axe moteur. 2 . Instrument à main selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de palier (3) renferme deux roulements (4), concentriques à la queue de l'outil (12), et une entretoise cylindrique (5-15) ajustée sur la queue dudit outil et située entre les deux roulements (4), cette entretoise comportant d'une part des ergots d'entraînement (53) en saillie sur ses deux faces frontales et en prise avec les cages intérieures des roulements (4), d'autre part un orifice taraudé pour la réception d'une vis de blocage (6) venant en butée sur la périphérie de la queue (12) de l'outil. 3 . Instrument à main selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les roulements (4) sont des roulements à billes, immobilisés axialement par des circlips (10) avec interposition de rondelles élastiques (9) de rattrapage de jeu. 4 . Instrument à main selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps de palier (3) comporte un orifice (7) d'accès à la vis de blocage (6) de l'entretoise. . Instrument à main selon les revendications 1 et 2 caractérisé par une entretoise (15) comportant des épaulements cylindriques (16) coaxiaux à la queue de l'outil (12) et servant de portées à deux roulements à billes (17). 6 . Instrument à main selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fourreau-guide (2) est formé d'un embout vissé sur le corps de palier (3-19) prolongé par un nez (21) enveloppant la partie coupante (11) de l'outil. 7 . instrument à main selon la revendication 6, caractérisé en ce que le nez (21) du fourreau-guide (2) comporte une lumière semi- circulaire (22) pourvue de portées (23) convergeant en direction de la denture (11) de l'outil. 8 . Instrument à main selon les revendications 1 et 6, caractérisé en ce que le nez (24) comporte deux lumières espacées (14) de largeurs différentes. 9 . Instrument à main selon la revendication 1, caractérisé en ce que la forme des lumières (22) est de largeur progressive. . Instrument à main selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe moteur (26) est pourvu d'un alésage axial borgne (27) recevant la queue de l'outil (12) et comporte un orifice radial taraudé pour la réception d'une vis de blocage (28), au moins un roulement (37) étant interposé entre cet axe moteur (26) et la gaine du dispositif d'entraînement (29), fixe en rotation, dans lequel est fixé le fourreau-guide (31). 11 . Instrument à main selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'outil est une fraise cylindrique ou conique, à denture droite ou à gorges, la denture ayant une coupe à droite et une hélice à gauche ou une coupe à gauche, pour rotation à gauche, avec une hélice à droite.