Brevet FR2770429A1 — publié le 19990507

Outll polyvalent extenslDLe. a elements mobiles. pour percer. aléser fraiser tarauder a aitterents diametres. L'invention concerne un outil de coupe polyvalent qui permet le travail des matériaux durs dont en particulier les metaux et le beton, les diverses operations possibles etant, essentiellement et non limitativemcnt, le perçage, l'alesage, le fraisage, le taraudage. Ces différentes operations sont habituellement exécutées en utilisant des outils qui sont d'une part spécialises dans l'une ou l'autre de ces opérations et qui d'autre part nécessitent l'emploi d'un outil différent pour chaque diametre de perçage, d'alésage, de taraudage ou de fraisage a realiser, d'ou l'obligation de posseder un tres grand nombre d'outils differents qui sont onereux des lors que l'on désire exécuter des travaux varies Quand il s'agit de travaux répétitifs portant sur d'importantes séries il n'y a que peu d'inconvénients å devoir mettre en oeuvre un nombre plus ou moins grand d'outils specialisés car l'importance des séries permet malgre tout 1' amortissement normal d'un investissement lourd, par contre quand les travaux sont å réaliser à l'unité ou en petites series et qu'ils sont varies il devient rapidement hors de question de disposer de tous les outils nécessaires surtout s'il s'agit de petites entreprises, d'artisans ou de simples bricoleurs particuliers Ainsi, pour s'en tenir au seul exemple des travaux de perçage dans les diamètres les plus courants, s'il est habituel de posséder un Jeu de forets de 1 à 13 ou de 1 & å 16 m/m de diamètre, tres peu nombreux sont les particuliers ou les petites entreprises possédant des jeux complets de forets de 13 à 35 m/m et encore bien plus rare de posséder toute la gamme de forets de dixième en dixième de m/m ce qui représente, pour les diamètres courants s'échelonnant par exemple de 13 à 35 m/m un nombre de forets égal à 220..., ceci est vrai bien sûr également pour les autres opérations telles l'alésage, le fraisage et le taraudage. Il est donc d'un intérêt majeur de pouvoir effectuer toutes ces opérations a l'aide d'un seul outil polyvalent quelque soit le diamètre du travail a effectuer, dans la limite bien entendu de la puissance de la machine d'entraînement, un seul outil permettant par exemple de forer des trous de 13 a 20 m/m de diamètre, puis un autre outil forant de 20 å 35 m/m. ce ou ces outils étant munis de plaquettes coupantes, aigulsables, mobiles, facilement intercheangeables et remplaçables pour le perçage, l'alésage et le fraisage et de plaquettes à " Dents " taraudantes pour le taraudage, le meme outil polyvalent étant capable de recevoir soit des plaquettes de coupe tournantes, soit des plaquettes a " Dents " taraudantes tournantes, soit des plaquettes de coupe coulissantes, soit des plaquettes à " Dents " taraudantes coulissantes. Xais bien entendu il est également possible de préférer reserver un outil å un seul ou å plusieurs des types possibles de plaquettes C'est ce résultat qui est attelant gracie à la présente invention. Les recherches concernant l'état anterieur ae la technique n'ont permis ae relever aucune trace de materiels connus comparables a ceux objets de la présente invention. La description détaillée de ces outils polyvalents å plaquettes mobiles est donnée ci dessous et est illustrée a. l'aide des figures 1 à 13. La Fig 1 est une vue en élévation d'un outil polyvalent b plaquettes mobiles, la moitié gauche correspond à l'utillsatlon avec plaquettes de coupe tournantes, la moitie droite avec plaquettes de coupe coulissantes La FIG 2 est une coupe suivant son grand axe d'un outil polyvalent avec plaquettes de coupe tournantes ( la plaquette gauche normalement non visible sur cette coupe est cependant représentée en pointilles/tiretes pour une meilleure comprehension du dessin La Fig 3 est une coupe A - A selon un plan perpendiculaire au grand axe de l'outil polyvalent dans la hauteur des plaquettes tournantes mobiles La Fig 4 est une vue de détail d' une plaquette tournante taraudante La Ftg 5 est une vue de face d'une plaquette tournante permettant le fraisage de surfaces planes en bout de l'coutil polyvalent et/ou le perçage et l'alésage de grands diamètres La Fig 6 est une vue de détail d' une plaquette coulissante La Fig 7 est une vue par la tranche d'une plaquette coulissante La Fig 8 est est une coupe suivant son grand axe d'un outil avec plaquettes coulissantes coupantes ( à gauche ) et taraudantes (h droite ), la plaquette gauche coupante normalement non visible sur cette coupe est cependant representee en pointilles/tiretés pour une meilleure compréhension du systeme d'écartement des plaquettes à l'aide de vis a " Pas " a droite et å gauche La Fig &commat; 9 es est une coupe B - B selon un plan perpendiculaire au grand axe de l'outil polyvalent dans la hauteur des plaquettes coulissantes coupantes ( å gauche ) ou taraudantes ( a droite) La Fig 10 est une vue de face d'une plaquette coulissante pour fraisage en bout d'outil La Fig 11 est une coupe de détail, selon un plan perpendiculaire au grand axe > de l'outil polyvalent dans la hauteur de la zone de guidage, à échelle doublée La Fig 12 est une vue de détail de la vis de fixation des deux demi-coquilles de guidage, à echelle doublée La Fig 13 est une vue de détail des rainures réservées dans la partie aiguisable des plaquettes pour améliorer la coupe, a échelle quintuple L'outil objet de la présente invention comprend un corps principal dont la section, perpendiculaire b son grand axe, est de forme généralement circulaire mais peut aussi être polygonale, hexagonale ou octogonale par exemple, il est composé de deux pièces principales: - Le CORPS INTERBE : il est destiné a être mis en rotation à la main ou mieux par toutes machines tournantes, telles perceuses, fraiseuses, tours etc, il comprend une partie (1) cylindrique ou polygonsle, par exemple hexagonale, surmontée d'une zone à section carrée (2) pour recevoir le " tourne à gauche lors des opérations de taraudage manuelles, dans cette partie cylindrique peuvent également être usinés deux méplats (3) face à face permettant de faire tourner à la main le corps interne à l'aide d'une clé plate, ceci par exemple en cas de taraudage ou en cas de coincement de 1 coutil pendant le travail. Cette partie cylindrique ou polygonale se prolonge par une autre section cylindrique filetée mâle (4) à pas assez petit ( par exemple au pas de 1 m/m dit pas de 100 ) et sur laquelle vient se visser le corps externe (5) de l'outll, cette zone filetée est elle même prolongée par une autre zone cylindrique (6) de diamètre plus faible dont l'autre extrémité se termine en forme de cône (7), la zone cylindrique (6) coulisse sans Jeu dans l'évidement interne cylindrique (8) du corps (5). Le cône (7) peut être usiné dans la masse à l'extrémité de la zone cylindrique (6) ou être constitué par une plaquette rapportée en matière très dure telle le carbure de tungstène. - Le CORPUS EXTERNE comprend un cylindre creux, fileté femelle dans sa partie supérieure (9) afin de pouvoir se visser sur le corps interne decrit ci avant, il comprend une " fenêtre " (10) å son autre extrémité dans laquelle viennent prendre place les deux plaquettes de coupe ( perçage, alésage, fraisage ) ou de taraudage, la largeur de cette fenêtre est égale å l'épaisseur de deux plaquettes accolées, sans jeu. Cette fenêtre est fermée à sa partie basse par deux replats (11) de quelques m/m de hauteur séparés par une fente étroite (12) d'environ 1 m/m de largeur, dans cette zone sont logées des vis (13) dont le rôle est de centrer l'outil dans un avant-trou percé préalablement, cette même zone comporte également un trou central (14) permettant de maintenir fermement l'outil sans excentrement ni vibrations avec par exemple la contre-pointe d'un tour. Il est également avantageux de prévoir dans le corps externe (5) deux méplats (15) qut permettent de le maintenir fermement avec une clé plate lors par exemple du blocage de l'écrou (16) assurant le blocage des deux corps l'un par rapport à l'autre, cet écrou comportant lui même deux méplats Outre ces deux pièces l'invention prévoit des plaquettes mobiles de coupe ou de taraudage en deux variantes différentes décrites à titre indicatif et d'exemple, elles ne limitent nullement les domaines de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails et les variantes décrits par tous autres équivalents. 1- Dans une première VARIANTE deux plaquettes mobiles (17) TOURJBXT autour d'un axeboulon (18) : cet axe traverse. les deux plaquettes dans la hauteur de la fenêtre (10) du corps externe (5) décrit ci dessus et les deux parois (19) du corps externe adjacentes à la fenêtre , il comporte une tête, fraisée de préférence, munie d'une fente pour tournevis ou mieux d'un creux hexagonal aux normes des vis genre " ALLEX " ou " BTR ", se logeant dans l'une des deux parois latérales (19) de la fenêtre, il est fileté å son autre extrémité pour venir se visser dans l'autre paroi latérale de la fenêtre ce qui permet de maintenir les plaquettes en place et de serrer fortement et bloquer les deux plaquettes l'une contre l'autre. Ces plaquettes (17) comportent deux prolongements latéraux (20) dont deux arêtes (21 et 22) sont coupantes : l'arête inférieure (22) pour les travaux de perçage et de fraisage, l'arête latérale externe (21) pour les travaux d'alésage, ces deux faces peuvent être rectilignes et former un angle à arêtes vives, ou être courbes, en particulier la face latérale pour les travaux d'alésage ou pour lisser les parois du trou percé. En faisant tourner ces plaquettes (17) autour de 1' axe (18) on peut obtenir n'importe quel diamètre de perçage, d'alésage au de fraisage dans la limite de la longueur des prolongements latéraux (20), elle même conditionnée par la résistance du matériau constituant les plaquettes qui sera le plus souvent et non limitativement un acier trempé, un acier rapide, du carbure de tungstène ou certaines céramiques de haute dureté. Quand les prolongements à faces coupantes (20) des plaquettes sont en position relevée ils ne dépassent pas du corps externe de l'outil, plus on les bascule vers le bas plus ils dépassent et plus le diamètre de travail augmente. A noter que ceci permet d'utiliser la partie inférieure du corps externe (5) comme guide dans un avant trou percé préalablement afin d'éviter les vibrations de l'outil et les excentrements éventuels en cours de travail, ceci surtout si la machine tournante mettant l'outil en rotation est peu rigide ou a des Jeux relativement importants Pour les opérations de taraudage les plaquettes (23) comportent des prolongements latéraux terminés par des " Dents filetantes " (24) usinées aux cotes et aux normes des filetages habituels aux pas métriques, Whitworth, Anglais, ou autres. Dans tous les cas ( perçage, alésage, fraisage, taraudage ) les deux plaquettes sont centrées symétriquement par rapport à l'axe principal de l'outil par le cône (17) terminant le prolongement cylindrique (6) du corps interne (1) qui en descendant plus ou moins à l'intérieur du corps externe La tranche supérieure (25) des prolongements Dans ces conditions il est possible de graver sur l'outil des repères ou graduations C27 et 28 ) permettant de régler le diamètre de travail en fonction de la position du cône (17), les repères (27) sont constitués par des traits perpendiculaires au grand axe de l'outil et dont l'espacement est égal à la descente du cône quand le corps interne tourne d'un tour complet dans le corps externe, ainsi pour un filetage des corps interne et externe au pas dit de 100 ( lm/m ) ces repères seront espacés de lin/m , la descente du cône sera de lm/m par tour et l'accroissement du rayon d'action des plaquettes sera également de Im/m donc le diamètre de travail sera accru de 2 x 1 = 2 m/m. Une autre série de repères (28) constituée de traits parallèles au grand axe de l'outil est gravée sur le corps externe (5), Juste sous l'écrou (16), ces repéres constituent une graduation en sous multiples des repères précédents par exemple en 0,10 ou 0,05 m/m ou en tout autre système de mesure. 2'- Dans une autre VARLAYTE deux plaquettes (29-30-31) COULlSS3JT l'une par rapport à l'autre en s'écartant plus ou moins de l'axe principal de l'outil. Ces deux plaquettes sont logées dans la fenêtre (10) d'un outil analogue à celui décrit ci dessus avec un corps interne et un corps externe analogues. En bout d'outil les mêmes replats (11) séparés par une fente étroite (12) constituent des appuis faisant glissières pour les plaquettes mobiles dont la face inférieure est plane et rectiligne au moins dans la zone ne dépassant jamais en dehors du corps externe (5). Comme ci dessus un axe-boulon (18) traverse les plaquettes non pas au travers d' un trou circulaire mais au travers d'une lumière en forme de " boutonnière (32) prévue dans chacune des deux plaquettes afin que celles ci puissent s'écarter l'une par rapport å l'autre modifiant ainsi le diamètre de travail utile. Gracie à la fente étroite (12) le serrage du boulon ( permet le blocage des plaquettes à la position choisie. Comme ci dessus également le centrage des deux plaquettes par rapport à l'axe principal de l'outil est assuré par le cône (17) du corps interne de l'outil. Ce centrage peut être encore amélioré en vissant une vis-pointeau (33) dans le trou central (14) prévu dans la zone de guidage et les replats (11), l'axe de cette vis se confond avec le grand axe de l'outil, elle peut dépasser sous les replats (11) et servir également de centre en bout d'outil en cas par exemple de travail avec un tour ceci afin d'obtenir un centrage parfait et une grande rigidité. Comme pour les plaquettes tournantes un léger chanfrein (26) peut être réalisé sur l'arête de chaque plaquette au contact du cône de centrage (17) pour éviter d'émousser ces arêtes. Les plaquettes (29-30-31) se recouvrent plus ou moins selon le diamètre de travail choisi, la partie inférieure de chaque plaquette peut ou bien être rectiligne (41) sur toute sa longueur en particulier pour certaines opérations de fraisage, ou bien, en particulier pour le perçage, la partie inférieure de chaque plaquette pouvant faire saillie de part et d'autre du corps externe aura généralement une face coupante inférieure en pente (42), son arête formant un angle inférieur à gO avec le grand axe de l'outil; les faces latérales sont coupantes pour les travaux d'alésage ou comportent des " dents " usinées aux normes usuelles des pas de vis pour les travaux de taraudage. Ces plaquettes sont réalisées dans les mêmes matières que pour les plaquettes tournantes. Afin d'affiner. et de rigidifier le posltlonnement relatif des plaquettes coulissantes l'une par rapport å l'autre il est possible de prévoir la mise en place entre les plaquettes de vis (34) dont un tiers environ de la longueur est fileté à droite à une extrémité et dont le tiers également de l'autre extrémité est fileté à gauche, le tiers central est lisse pour permettre le coulissement d'une plaquette par rapport à l'autre et donc la variation du diamètre de travail. Ces vis sans tête saillante comportent un évidement creux hexagonal (35) type ALLEZ ou BTR, représenté sur la seule fig &commat; 9 qui qui est à suffisamment grande échelle. à une extrémité permettant de les faire tourner, cet évidement peut être remplacé par une simple fente pour tournevis, la rotation de ces vis permet l'écartement ou le rapprochement des plaquettes pour les régler avec une grande précision au diamètre désiré. On peut prévoir une seule vis (34) ou mieux deux vis, l'une en partie haute des plaquettes au dessus de l'axe boulon (18), l'autre en partie basse. Ces vis pénètrent sur la moitié de leur diamètre dans l'épaisseur de chacune des deux plaquettes comportant des évidements semi-cylindriques (36). Des petites vis (37) sont également prévues pour bloquer les vis (34) à leur position exacte et les empêcher de tourner pendant le travail. Aise en oeuvre de ces outils polyvalents Dans les deux variantes il est prévu qu'un avant trou est d'abord réalisé avec un foret classique, cet avant trou sert de guide à l'extrémité de l'outil objet de la présente invention qui réalisera lui le travail de perçage, alésage, fraisage ou taraudage au diamètre définitif choisi. Ce dernier travail peut être réalisé en une ou deux passes Si l'accroissement de diamètre entre l'avant trou et le diamètre définitif de travail est faible une seule passe suffira, il suffit de régler l'outil au bon diamètre et de bloquer les plaquettes en bonne position. Si pour une raison ou une autre on désire parfaire ce travail avec une très grande précision, le corps externe (5) de l'outil étant alors d'un diamètre inférieur à celui du trou que l'on vient de réaliser, l'extrémité de l'outil ne pourra plus être utilisé comme guide, dans ce cas les vis de centrage (13) logées dans l'extrémité inférieure de l'outil seront toutes dévissées d'un même nombre de tours et de fractions de tour pour venir au contact de la paroi du trou venant d'être réalisé ce qui assurera à nouveau le centrage de l'outil, il est ainsi possible de réaliser en particulier des passes de finition a moins d'un dixième de m/m prés. En cas où le diamètre fini est très supérieur a celui de l'avant trou il sera préférable d'exécuter le travail en deux passes, ne serait ce que parceque la machine tournante d'entraînement n'aurait pas la puissance nécessaire pour enlever en une seule passe une trop importante quantité de matériau. Il est donc prévu des paires de " DEA I COQUILLES " (38) d'un diamètre unique pour chaque outil polyvalent,intermédiaire entre le diamètre de l'avant trou réalisé avec un foret classique et le diamètre final recherché, par exemple pour passer d'un diamètre 20 m/m à un diamètre 35 m/m il sera souvent utile ,le faire une passe intermédiaire d'environ 28 m/m de diamètre. Ces demi coquilles ont un diamètre interne égal au diamètre du corps externe (5) de l'outil polyvalent et ont un diamètre extérieur, dans l'exemple choisi, de 28 m/m et s'insèrent sans Jeu dans le trou réalisé lors de la première passe, elles servent donc de guide pour la 2 éme passe, ces demi coquilles sont fixées par un axe-boulon (18 bis) similaire à celui servant å maintenir les plaquettes, mais plus long, soit 28 m/m dans exemple choisi. Pour éviter qu'elles ne se perdent quand elles ne servent pas les vis Ces demi coquilles comporteront des trous filetés permettant le dévissage des vis (13) de centrage qui pourront de la même façon être utilisées pour le guidage fin de l'outil au cours d'une ou plusieurs passes de finition. Bien entendu des repères (27-28) facilitant la sélection du diamètre de travail sont prévus comme dans le cas des plaquettes tournantes. Des plaquettes, comme par exemple celles, tournantes (4ó), illustrées Fig .5 et coulissantes (31) illustrées Fig.10 permettent un travail sous l'extrémité de l'outil polyvalent pour des travaux de surfaçage ou de fraisage en particulier, dans ce cas l'extrémité de l'outil ne peut plus etre utilisée comme guide. De nombreuses autres formes sont bien entendu possibles. Dans les deux cas, de plaquettes tournantes ou coulissantes, l'outil peut etre utilisé pour forer ou aléser dans le beton ou autres matériaux durs non métalliques, dans ce cas la forme des faces et arêtes de coupe sera différente de celle utilisée pour les métaux, leur arête coupante aura alors une forme semblable à celle des forets à béton classiques, il est dans ce cas possible soit d'utiliser des plaquettes spéciales ou bien de tailler à la meule la forme convenable d'arête dans des plaquettes destinées au travail du métal ceci est d'autant plus faisable que le matériau constituant les plaquettes est plus dur car l'usure est d 'autant plus faible que le matériau des arêtes coupantes est plus dur. Dans tous les cas les plaquettes coupantes peuvent comporter des striures (39) vues en coupe Fig. 13, qui est à échelle quintuple, réservées dans tout ou partie des zones coupantes des différents types de plaquettes, afin de réduire l'angle de coupe des arêtes coupantes (40 > sans pour autant réduire les possibilités d'aiguisage en fonction de l'usure progressive des plaquettes, même si celle ci est faible compte tenu de la dureté plus ou moins grande des matériaux constitutifs des plaquettes. Ces striures facilitent la formation de copeaux et réduisent la puissance nécessaire. Dans une version simplifiée le corps externe (5) de l'outil polyvalent est raccourci à son extrémité basse suivant les lignes pointillées (44,45) avec suppression des replats (11), des vis (13) et de la vis-pointeau REVEiD ICÂT IONS 1. Outil polyvalent extensible permettant en particulier le perçage, l'alésage, le fraisage de la plupart des matériaux dont, non limitativement, les métaux, matières plastiques, bois, briques, béton, ainsi que le taraudage de la plupart d'entre eux, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments de coupe (17,20,29,31 ,46? et/ou de taraudage 23,30) mobiles permettant de réaliser une pluralité d'opérations d'usinage avec un même outil et ceci quelque soit le diantre de travail choisi. 2. Outillage selon revendication 1 caractérisé en ce que les éléments de coupe (17,20,46) et/ou de taraudage (23) mobiles, de différentes formes, sont des plaquettes de haute dureté logées dans un évidement 4. Outillage selon revendication 3 caractérisé en ce que les plaquettes coulissantes (29,30,31) comportent des zones creuses semi-cylindriques (36) partiellement filetées recevant des vis (34) à pas gauchefdroite permettant l'espacement des plaquettes l'une par rapport å l'autre, tout dérèglement de ces vis peut être empêché en cours de travail par d'autres vis (37) vissées dans le corps externe de l'outil polyvalent 5. Outillage selon revendication 1 caractérisé en ce que l'outil polyvalent est constitué, outre les éléments de coupe (17,20,2i,31,46 ) et/ou de taraudage C23,30), par un corps composé de deux pièces essentielles, l'une extérieure CS) est filetée femelle et reçoit la pièce intérieure (1) filetée maie, ce qui permet un déplacement exactement contrôlable de ces deux pièces l'une par rapport à l'autre. 6. Outillage selon revendication 5 caractérisé en ce que la pièce extérieure (5) est conçue de façon à pouvoir servir de guide rigide lors des opérations d'usinage en assurant le centrage et en réduisant les vibrations. 7. Outillage selon revendication 5 caractérise en ce que la pièce intérieure (1) filetée mâle est prolongée par une partie cylindrique (6) terminée par un cône (7) de haute dureté assurant le centrage et le blocage haut des éléments de coupe (17,20,29,31,46) et/ou de taraudage (23,30) , ce cône peut être usiné dans la masse a l'extrémité de la pièce cylindrique (6) ou être constitué par une plaquette rapportée en carbure de tungstène ou autre matière très dure. 8. Outillage selon revendication 1 caractérisé en ce que une vis pointeau (33) de grande dureté complète le centrage et le blocage des éléments de coupe (17,20,29,31,46) et/ou de taraudage (23,30) a leur base, elle permet également, le cas échéant, le centrage de l'extrémité travaillante de l'outil polyvalent dans la machine tournante d'entraînement. 9. Outillage selon revendication 1 caractérisé en ce que la partie basse de l'outil polyvalent est munie de vis (13) de centrage et de guidage fin dont l'axe est sensiblement perpendiculaire au grand axe de l'outil. 10. Outillage selon revendication 1 caractérisé en ce que des demi-coquilles 12. Outillage selon revendication 1 caractérisé en ce que les parties coupantes des plaquettes de coupe(1720,29,31 ,46) peuvent être rainurées (40) parallèlement à leurs arêtes travalllantes, dans toute la zone pauvant être aiguisée, pour améliorer l'angle de coupe. 13. Outillage selon revendication 1 caractérisé en ce que les arêtes coupantes des éléments mobiles (17,20,2ss,31,46) sont aiguisables, à de nombreuses reprises, soit en angle aigu soit en angle obtus en fonction de la nature du matériau travaillé.