Brevet FR2765507A1 — publié le 19990108

La présente invention concerne une fraise hémisphérique comportant deux inserts de coupe ou plaquettes, et ces plaquettes. En particulier l'invention permet d'utiliser deux plaquettes pratiquement identiques placées dans leurs logements dans la fraise hémisphérique et d'empêcher que les plaquettes soient fixées de façon incorrecte dans leurs logements. Les fraises hémisphériques sont utilisées dans de nombreuses applications d'usinage de métaux, y compris la fabrication de moules, dans laquelle la solidité intrinsèque et les avantages pour le fraisage offerts par une arête de coupe complètement arrondie, pour le fraisage par copiage d'une cavité de moule, sont le mieux mis en évidence. Sa forme arrondie permet à la fraise d'attaquer la cavité de moule sous n'importe quel angle ou direction. Lorsqu'elle est formée par l'extrémité de la fraise hémisphérique, l'arête de coupe prend une forme hélicoïdale sous l'effet de la rotation. Ceci favorise d'une manière efficace le cisaillement du métal à découper. Une fraise hémisphérique classique comprend un corps de forme générale cylindrique possédant une partie d'extrémité avant de forme générale hémisphérique. Deux logements ou renfoncements, servant à recevoir les plaquettes, sont utilisés dans la partie d'extrémité avant, dans des positions diamétralement opposées. Deux plaquettes amovibles sont montées dans les deux logements et y sont fixées au moyen de vis de serrage. Une telle fraise hémisphérique est décrite par exemple dans les brevets US-A-4 883 391 et US-A-5 221 162. Un inconvénient de ces fraises connues est qu'elles requièrent deux types différents de plaquettes. Ceci augmente naturellement la complexité de l'outil et complique plus encore le travail d'assemblage effectué par l'opérateur. En outre, il augmente les coûts de fabrication et de stockage étant donné que deux plaquettes différentes doivent être fabriquées et stockées. Le brevet JP-U-5-67414 expose une fraise hémisphérique comportant deux plaquettes identiques. On peut faire tourner celles-ci dernière de 1800 dans le même logement, lorsqu'une arête de coupe est usée, et on peut également effectuer une permutation entre les deux logements. Cependant, leurs arêtes de coupe sont entièrement courbes avec un rayon de courbure correspondant au rayon de courbure de l'outil. Ceci confère à la fraise hémisphérique une profondeur de coupe très limitée, qui est peu satisfaisante pour de nombreuses applications, comme par exemple pour de fortes inclinaisons lors de la fabrication de la matrice. Dans la pratique, la profondeur de coupe maximale possible de cet outil connu est égale à son rayon de coupe. Un autre inconvénient de la configuration entièrement courbe des plaquettes exposées dans le brevet JP-U-5-67414, est que les surfaces latérales de support sur la plaquette et dans le logement sont courbes. Ceci requiert un degré très élevé de précision, qui est difficile et coûteux à obtenir en raison du meulage important qui est requis. Les plaquettes de toutes les fraises hémisphériques conformes à l'art antérieur indiqué précédemment possèdent une inclinaison axiale positive. I1 est vrai que ceci réduit les forces de coupe, mais d'autre part ceci expose les pointes frontales fragiles des plaquettes aux forces d'impact semblables à des chocs auxquelles les plaquettes sont soumises du fait qu'elles fonctionnent de façon intermittente. Lorsque les plaquettes d'une fraise hémisphérique possèdent des inclinaisons axiales positives, les points d'impact se situent au niveau des pointes avant des plaquettes. Par conséquent, le but principal de la présente invention est d'accroître la profondeur de coupe possible d'une fraise hémisphérique, par rapport aux profondeurs de coupe fournies par des fraises hémisphériques de l'art antérieur, tout en utilisant deux plaquettes identiques. Un autre but de la présente invention est d'augmenter la résistance aux forces d'impact appliquées aux arêtes de coupe, en particulier aux pointes fragiles des plaquettes. Un autre but de la présente invention est d'éliminer les problèmes liés à des surfaces de support arrondies, tout en conservant le concept de base de deux plaquettes pratiquement identiques dans la fraise hémisphérique. Le but principal est atteint à l'aide d'une fraise hémisphérique du type indiqué plus haut, caractérisée en ce que les deux plaquettes sont serrées dans des logements dissemblables de plaquettes. Selon une caractéristique de la fraise hémisphérique selon l'invention, chacun des deux logements de plaquettes comprend, dans la direction longitudinale de la fraise, une extrémité plus étroite et une extrémité plus large, l'extrémité plus étroite de l'un des logements de plaquette étant située au niveau de la pointe de la fraise, tandis que l'extrémité plus étroite de l'autre logement de plaquette est située au niveau de l'extrémité du logement de plaquette la plus éloignée de la pointe de la fraise. Selon une caractéristique de la fraise hémisphérique selon l'invention, chaque logement de plaquette comprend deux surfaces pratiquement planes, ces deux surfaces de support étant séparées par une face dégagée. Selon une caractéristique de la fraise hémisphérique selon l'invention, les plaquettes et la fraise hémisphérique sont marquées par un type quelconque de signes visibles ou de repères visuels, de sorte que des signes correspondants situés sur la plaquette et sur la fraise peuvent être aisément identifiés et positionnés de façon correspondante. L'invention porte en outre sur un arbre de support comportant deux logements de plaquettes destiné à porter deux plaquettes pratiquement identiques, pour former une fraise hémisphérique, caractérisé en ce que les logements de plaquettes sont façonnés de la manière décrite cidessus. Selon une autre caractéristique de l'arbre de support, les deux logements de plaquettes ont une inclinaison axiale négative. Selon une caractéristique de l'arbre de support, ladite inclinaison axiale négative est comprise entre 3 et 200. L'invention a trait également à une plaquette pour fraises hémisphériques comportant deux arêtes de coupe courbes et deux arêtes de coupe pratiquement rectilignes, caractérisée en ce que l'une des arêtes de coupe courbes est plus courte que l'autre arête de coupe courbe, et que l'une des arêtes de coupe pratiquement rectilignes est plus courte que l'autre arête de coupe pratiquement rectiligne. Selon une autre caractéristique d'une plaquette selon l'invention, la plaquette comprend une surface supérieure ou surface de formation de copeaux, une surface inférieure et des surfaces latérales s'étendant entre les surfaces précédentes, chacune des surfaces latérales courbes étant située au-dessous des arêtes de coupe courbes comportant en outre une partie pratiquement plane qui agit en tant que surface de butée ou de support. Selon une autre caractéristique d'une plaquette selon l'invention, les arêtes de coupe pratiquement rectilignes sont situées à l'opposé l'une de l'autre et sont raccordées l'une à l'autre par l'intermédiaire de deux arêtes de coupe courbes, qui de ce fait sont situées à l'opposé l'une de l'autre, les deux arêtes de coupe pratiquement rectilignes étant non parallèles, de sorte qu'une plaquette est formée avec une extrémité plus étroite et une extrémité plus large. Selon une autre caractéristique d'une plaquette selon l'invention, l'extrémité plus étroite et l'extrémité plus large peuvent être distinguées grâce à deux repères visuels différents. Selon une autre caractéristique d'une plaquette selon l'invention, elle possède une géométrie de coupe positive formée par frittage sur sa surface supérieure. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une fraise hémisphérique selon l'invention - la figure 2 représente une vue en perspective éclatée de la face opposée, par rapport à la figure 1, de la fraise hémisphérique de la figure 1, sur laquelle la partie principale de l'arbre est représentée en vue arrachée - la figure 3 est une vue en élévation latérale de la même fraise hémisphérique que sur les figures 1 et 2 - la figure 4 est une autre vue en élévation latérale de la fraise hémisphérique selon l'invention ; - la figure 5 est une autre vue en élévation latérale, correspondant à la face opposée, par rapport à la figure 4, de la fraise hémisphérique selon l'invention; - la figure 6 est une vue en plan d'une plaquette selon l'invention, les dimensions de la plaquette étant agrandies par rapport aux figures précédentes - la figure 7 est une vue en perspective de la partie inférieure de la même plaquette que sur la figure 6 - la figure 8 représente une autre vue en perspective de la face inférieure de la même plaquette que sur les figures 6 et 7 ; et - la figure 9 représente les positions de deux plaquettes dans le cas où elles sont serrées d'une manière erronée. La figure 1 représente d'une manière générale une fraise hémisphérique constituée essentiellement d'un arbre de support 1 portant des inserts de coupe ou plaquettes et deux plaquettes 12, ces dernières étant serrées sur l'arbre de support à l'aide de deux vis 11. L'arbre de support comporte deux surfaces lisses 2 et 3 de forme légèrement rétrécie servant à serrer l'outil dans un support rotatif (non représenté). Cependant, le dispositif de serrage n'est pas une caractéristique essentielle de l'invention, et les surfaces de forme rétrécie 2 et 3 peuvent être remplacées par n'importe quel autre système de fixation approprié. La partie supérieure de l'outil est formée sous la forme d'une surface fondamentalement hémisphérique, qui est intersectée par deux renfoncements, dont chacun comprend un logement de plaquette 4a, 4b et une poche à copeaux 5a, 5b. Le logement de plaquette 4a comporte une surface inférieure de support 6, des surfaces latérales de support essentiellement axiales 7 et une surface de support essentiellement radiale 8. Une surface dégagée 9 est prévue entre lesdites surfaces latérales de support 7 et 8. Un trou taraudé 10 est aménagé dans la zone centrale de la surface inférieure de support 6 de manière à loger une vis de serrage 11, à l'aide de laquelle la plaquette 12 est serrée dans le logement de plaquette 4a. Les trous taraudés 10 peuvent être des trous traversants ou des trous borgnes. Sur les figures 1, 2, 4 et 5 on les a représentés sous la forme de trous traversants. Du point de vue géométrique, le logement de plaquette 4b et la poche à copeaux 5b sont réalisés avec des formes différentes de celles du logement de plaquette 4a et de la poche à copeaux 5a, mais leurs caractéristiques constitutives sont tout à fait analogues et évidentes compte tenu de la description, donnée précédemment, du renfoncement comprenant le logement de plaquette 4a et la poche à copeaux 5a. Les formes géométriques des logements de plaquettes 4a et 4b correspondent à la forme de la plaquette 12, comme cela sera expliqué de façon plus détaillée en se référant aux figures 6 à 8. Comme cela a été mentionné précédemment, deux plaquettes identiques sont insérées dans des logements 4a et 4b, la caractéristique différente étant leur orientation. Par conséquent, comme on peut le voir sur la figure 6, il n'existe aucun axe de symétrie passant par le trou central 13. Les arêtes pratiquement rectilignes 14 et 15 ne sont pas parallèles, et de façon appropriée elles font entre elles un angle compris entre environ 4 et 200 et de préférence entre 6 et 150. Ces arêtes de coupe rectilignes 14, 15 augmentent très fortement la profondeur de coupe possible, par exemple jusqu'à environ 25 %. Ceci est de la plus haute importance pour de nombreuses opérations, par exemple lors de la fabrication d'une matrice, et n'a pas été obtenu dans l'art antérieur avec deux plaquettes pratiquement identiques. Les rayons de courbure des arêtes de coupe 16 et 17 sont pratiquement uniformes et identiques. En fonction du diamètre de coupe de l'outil, ce rayon peut être compris entre par exemple 5 mm et 20 mm. L'arête de coupe courbe 16 correspond à un secteur de cercle d'environ 85 à 970, et une arête de coupe 17 correspond à un secteur de cercle d'environ 95 à 1070. Pour établir une distinction nette entre les deux extrémités de la plaquette, une extrémité est marquée avec un seul repère visuel 18 et l'autre extrémité est marquée avec un double repère visuel 19. Comme on peut le voir par exemple sur les figures 4 et 5, la poche à copeaux 5a comporte un seul repère visuel 20 et la poche à copeaux 5b comporte un double repère visuel 21. A l'aide de ces repères visuels, le risque d'un positionnement erroné d'une plaquette est pratiquement éliminé. En dépit de toutes ces précautions, si les plaquettes étaient serrées d'une manière erronée, elles présenteraient, comme représenté sur la figure 9, des zones en débordement 24 qui sont très visibles pour l'opérateur et par conséquent attirent son attention. Par conséquent, l'extrémité de la plaquette repérée par deux repères visuels 19 est en visà-vis de la poche à copeaux repérée par deux repères visuels 21. I1 est bien évident que les repères visuels colorés représentés 18 à 21 peuvent être remplacés par n'importe quel autre moyen de repérage approprié, comme par exemple d'autres figures géométriques, des lettres, des chiffres, et ainsi de suite, ou à l'aide de motifs quelconques, encoches, gravures, marquages en couleurs, et ainsi de suite. La forme de la plaquette 12 est plus clairement visible sur les figures 7 et 8, qui sont des vues en perspective de la face inférieure de la plaquette, les deux figures étant des vues en perspective à partir de côtés opposés de la même plaquette. Les surfaces latérales font un angle obtus avec la face inférieure 22 et un angle aigu avec la face de la surface supérieure 23. L'angle entre la normale à la surface inférieure 22 et les surfaces latérales peut varier, de façon appropriée, entre +5 et +300. L'extrémité plus étroite possède une surface latérale courbe 25, et au voisinage de la surface 25 se trouve une surface latérale plus longue 26, pratiquement plane comparée au côté opposé, et qui agit en totalité ou au moins en partie en tant que surface de butée s'appliquant contre la surface de support 7a. En outre, au voisinage de la pointe de l'extrémité rétrécie est prévue une surface plane de butée 27, qui est en butée contre la surface de support 8a. Ces deux surfaces planes de butée sont tout à fait suffisantes pour un positionnement sûr et stable de la plaquette, et on n'utilise aucune surface de support courbe. Cela simplifie très fortement la construction de l'outil. Référons-nous à la figure 8 : l'extrémité élargie de la plaquette comprend une surface latérale courbe 28, et au voisinage de cette surface est disposée une surface latérale comparativement plus courte 29, qui est pratiquement plane et qui agit en totalité ou au moins en partie en tant que surface de butée qui coopère avec la surface de support 7b dans le logement de la plaquette. En outre, la surface courbe 28 de l'extrémité élargie se prolonge par une surface de butée 30 pratiquement plane, qui est destinée à s'appliquer contre la surface de support 8b. A nouveau les deux surfaces planes de butée ou de support 29 et 30 sont tout à fait satisfaisantes pour l'obtention d'un positionnement sûr et stable de la plaquette, lorsqu'elle a été serrée au moyen de la vis 11. Conformément à la forme de réalisation représentée, la surface supérieure ou surface de formation de copeaux 23 de la plaquette est entièrement plane. Cependant, on peut donner à la surface de formation de copeaux n'importe quelle géométrie appropriée pour la formation de copeaux, comme cela est bien connu dans la technique antérieure. Normalement, les plaquettes sont formées d'un carbure cémenté recouvert ou non recouvert, et dans ce cas ces géométries sont habituellement formées directement par pressage et frittage. Par exemple, en agençant une surface de formation de copeaux proche de l'arête de coupe de manière qu'elle s'incline vers le bas en direction du centre de la plaquette, on peut former une géométrie de coupe plus positive, ce qui réduit les forces de coupe. Un exemple d'une telle géométrie de coupe positive pour des fraises hémisphériques est exposé dans le brevet US-A-5 197 831. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, l'angle axial de la plaquette 12 est négatif. Ceci est clairement visible sur la figure 3. Ceci fournit l'avantage consistant en ce que la pointe 31 n'a pas à subir les forces d'impact semblables à des chocs, au niveau d'un point d'impact, auxquelles elle serait sinon soumise intensément. Au lieu de cela, le point d'impact est ramené légèrement plus haut le long de l'arête de coupe 17. L'angle axial a sur la figure 3 peut être compris, de façon appropriée, entre 3 et 200, et de préférence entre 6 et 14 . REVENDICATIONS 1. Fraise hémisphérique, comportant deux inserts de coupe ou plaquettes pratiquement identiques (12), caractérisée en ce que les deux plaquettes (12) sont serrées dans deux logements dissemblables de plaquettes (4a, 4b). 2. Fraise hémisphérique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des deux logements de plaquettes (4a, 4b) comprend, dans la direction longitudinale de la fraise, une extrémité plus étroite et une extrémité plus large, l'extrémité plus étroite de l'un des logements de plaquette (4b) étant située au niveau de la pointe de la fraise, tandis que l'extrémité plus étroite de l'autre logement de plaquette (4a) est située au niveau de l'extrémité du logement de plaquette la plus éloignée de la pointe de la fraise. 3. Fraise hémisphérique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque logement de plaquette comprend deux surfaces pratiquement planes (7a, 7b, 8a, 8b), ces deux surfaces de support étant séparées par une face dégagée (9). 4. Fraise hémisphérique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les plaquettes (12) et la fraise hémisphérique sont marquées par un type quelconque de signes visibles ou de repères visuels, de sorte que des signes correspondants situés sur la plaquette et sur la fraise peuvent être aisément identifiés et positionnés de façon correspondante. 5. Arbre de support comportant deux logements de plaquettes (4a, 4b) destiné à porter deux plaquettes pratiquement identiques, pour former une fraise hémisphérique, caractérisé en ce que les logements de plaquettes sont façonnés selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6. Arbre de support selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux logements de plaquettes ont une inclinaison axiale négative (angle a). 7. Arbre de support selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite inclinaison axiale négative est comprise entre 3 et 200. 8. Plaquette pour fraises hémisphériques comportant deux arêtes de coupe courbes (16, 17) et deux arêtes de coupe pratiquement rectilignes (14, 15), caractérisée en ce que l'une des arêtes de coupe courbes (16) est plus courte que l'autre arête de coupe courbe (17), et que l'une des arêtes de coupe pratiquement rectilignes (14) est plus courte que l'autre arête de coupe pratiquement rectiligne (15). 9. Plaquette selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comporte une surface supérieure ou surface de formation de copeaux (23), une surface inférieure (22) et des surfaces latérales s'étendant entre les surfaces précédentes, chacune des surfaces latérales courbes (25, 28) étant située au-dessous des arêtes de coupe courbes (16, 17) comportant en outre une partie pratiquement plane (27, 30) qui agit en tant que surface de butée ou de support. 10. Plaquette selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que les arêtes de coupe pratiquement rectilignes (14, 15) sont situées à l'opposé l'une de l'autre et sont raccordées l'une à l'autre par l'intermédiaire de deux arêtes de coupe courbes (16, 17), qui de ce fait sont situées à l'opposé l'une de l'autre, les deux arêtes de coupe pratiquement rectilignes étant non parallèles, de sorte qu'une plaquette est formée avec une extrémité plus étroite ( en 18) et une extrémité plus large (en 19). 11. Plaquette selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'extrémité plus étroite et l'extrémité plus large peuvent être distinguées grâce à deux repères visuels différents. 12. Plaquette selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisée en ce qu'elle possède une géométrie de coupe positive formée par frittage sur sa surface supérieure (23).