Brevet FR2785838A1 — publié le 20000519

La présente invention concerne les plaquettes fixées de façon amovible ou permanente sur une fraise, et concerne plus particulièrement le profil à donner aux arêtes coupantes de ces plaquettes. Dans la présente description, on désigne par Z l'axe de rotation propre de la fraise et par X et Y deux axes tangents à une surface à usiner, les axes X, Y et Z étant indépendants mais pas nécessairement orthogonaux. Une première gamme d'applications des fraises concerne le surfaçage, c'est-à-dire l'usinage d'une face de pièce pour y créer, par exemple, des rainures ou des épaulements. En particulier, le "dressage" consiste à réaliser un épaulement sur une face de pièce, c'est-à-dire à obtenir, en contrebas de ladite face, un "coin" possédant un angle au sommet de l'ordre de 90 . Les arêtes de coupe des plaquettes connues présentent un profil tel que le bout actif de la fraise en contact avec la surface à usiner est pratiquement plat. Il en résulte qu'on ne peut pas effectuer de plongée dans la matière, c'est-à- dire une pénétration qui soit dirigée selon Z ou selon une combinaison de l'axe Z avec X ou Y; en effet, la puissance requise pour actionner une telle fraise serait trop importante; d'ailleurs, même si l'on y parvenait, la qualité de la surface usinée serait trop mauvaise, et l'évacuation des copeaux serait très inefficace. On est donc contraint de se placer initialement hors pièce pour attaquer une surface à usiner, ou de forer un trou préparatoire dans ladite surface, toutes ces "solutions" étant bien peu pratiques. Une seconde gamme d'applications des fraises concerne le perçage, dans une face de pièce à usiner, de trous de large diamètre, c'est-à-dire d'un diamètre supérieur à la plage de valeurs disponibles pour les diamètres de forets. Pour ce faire, on utilise habituellement des fraises à bout hémisphérique grâce auxquelles on peut, de manière efficace, réaliser des trous ayant la forme, par exemple, d'un cylindre droit; mais le cylindre ainsi obtenu n'est pas parfait, en ce sens que les génératrices de ce cylindre ne se raccordent pas à sa base à angle droit, mais selon un arrondi dont le rayon de courbure est au moins égal au rayon dudit bout hémisphérique (rarement inférieur à 6 mm). Afin de remédier à ces divers inconvénients des fraises selon l'art antérieur, la présente invention propose des plaquettes de fraise dans lesquelles le profil des arêtes de coupe est agencé de telle sorte que la fraise qui en est équipée puisse pénétrer dans la matière à usiner selon une direction perpendiculaire à la surface de ladite matière à usiner. Selon un mode de réalisation préféré, le bord actif de ces plaquettes de fraise possède une partie faisant face à l'axe Z de la fraise et qui fonctionne comme arête de coupe secondaire. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description ci-dessous de modes de réalisation présentés uniquement à titre d'exemples, ladite description s'appuyant sur les figures annexées parmi lesquelles la figure 1 est une vue en perspective d'une opération de surfaçage-dressage, la figure 2 représente le bout actif d'une fraise équipée de deux plaquettes selon l'art antérieur dont une est de face et l'autre, visible seulement en partie, est de dos, la figure 3 représente le bout actif d'une fraise équipée de deux plaquettes selon l'invention dont une est de face et l'autre, visible seulement en partie, est de dos, les figures 4(a), 4(b) et 4(c) sont des vues de face schématiques de diverses plaquettes toutes conformes à l'invention, la figure 5 est une vue en perspective d'un usinage réalisé à l'aide de plaquettes selon l'invention et au cours duquel le déplacement de la fraise (indiqué par la flèche) a lieu selon son propre axe, la figure 6 est une vue en élévation du bout actif de la fraise et une vue en coupe de la pièce à usiner au cours de l'opération illustrée sur la figure 5, la figure 7 est une vue en perspective d'un usinage réalisé à l'aide de plaquettes selon l'invention et au cours duquel l'outil attaque la surface à usiner dans une direction oblique (indiquée par la flèche), la figure 8 est une vue en élévation du bout actif de la fraise et une vue en coupe de la pièce à usiner au cours de l'opération illustrée sur la figure 7, et la figure 9 est une vue en perspective d'un usinage en interpolation hélicoïdale réalisé à l'aide de plaquettes selon l'invention. On peut voir sur la figure 1 une fraise 1, d'axe Z, en train de créer un épaulement 10 sur une face d'une pièce à usiner. Le déplacement de la fraise (indiqué par la flèche) a lieu dans une direction parallèle à la surface de ladite face, direction contenue par définition dans le plan X-Y. La figure 2 montre un corps de fraise 9 au bout duquel sont vissées deux plaquettes identiques de profil classique 2 et 3 dans des positions mutuellement symétriques par rapport à un plan contenant l'axe Z de la fraise. On a prévu des poches, telles que la poche 4, pour l'évacuation des copeaux, juste derrière lesdites plaquettes 2 et 3. Le symbole A' désigne une arête principale de la plaquette 2 qui est orientée longitudinalement par rapport à l'axe de la fraise et peut être rectiligne, hélicoïdale ou autre. Le symbole B' désigne une zone de raccordement qui peut avoir la forme d'un angle vif, ou d'une courbe, ou encore d'un chanfrein. Le symbole C' désigne une arête de coupe optionnelle, communément appelée "plat de planage", orientée transversalement par rapport à l'axe Z de la fraise. Le symbole D' désigne une face de localisation, elle aussi transversale, servant à positionner la plaquette 2 axialement quand on l'installe sur le corps de fraise 9. Lors des déplacements de la fraise 1 parallèlement à la surface à usiner, les arêtes A', B' et C' sont en contact avec la matière: tout mouvement suivant l'axe Z, seul ou en combinaison avec X ou Y, est donc pratiquement exclu. De façon analogue à la figure 2, la figure 3 représente un corps de fraise 5 au bout duquel sont vissées deux plaquettes identiques 6 et 7 selon l'invention dans des positions mutuellement symétriques par rapport à un plan contenant l'axe Z de la fraise. On a prévu des poches, telles que la poche 8, pour l'évacuation des copeaux juste derrière lesdites plaquettes 6 et 7. Les parties A, B, C et D de la plaquette 6 sont respectivement analogues aux parties A', B', C' et D' de la plaquette 2, mais la plaquette selon l'invention diffère d'une plaquette classique en ce que la zone de raccordement B fait saillie vers l'avant de la fraise par rapport à la face de localisation D. Il en résulte un décalage L entre la face D et le plat de planage C (ou, en son absence, l'extrémité correspondante de la zone de raccordement B); cette distance L est préférablement comprise entre 10 % et 40 % de la longueur de l'arête A. A cause de ce décalage, le bord actif de la plaquette 6 possède en outre, entre les parties D et C (ou, à défaut, D et B), une partie E, qui fonctionne comme arête de coupe secondaire. Cette arête E peut être soit rectiligne soit curviligne; avantageusement, elle sera constituée d'une succession de petites portions tantôt droites et tantôt courbes. L'angle a formé par les directions globales le long desquelles s'étendent l'arête secondaire E et l'arête principale A peut varier de façon très large; préférablement, il est compris entre 10 et 70 . Dans le cas o la fraise est conçue pour porter des plaquettes dont le bord actif comprend plusieurs arêtes principales A1 à An, on associe respectivement à chacune de ces arêtes principales A1 à An, le long dudit bord actif, une arête secondaire E1 à En analogue à l'arête secondaire E décrite précédemment; les figures 4(a), 4(b) et 4(c) en montrent des exemples, avec respectivement n = 2, 3 et 4. De ce fait, le bout actif de la fraise présente une concavité bordée d'arêtes coupantes E radialement internes, c'est-à-dire faisant face à l'axe Z de la fraise. Ces arêtes E, supplémentaires par rapport au profil de plaquette classique, sont précisément, comme on va le voir, le moyen divulgué par l'invention pour permettre un usinage en plongée dans la matière à usiner. Une fraise équipée de plaquettes selon l'invention peut être utilisée de diverses manières. On peut par exemple, comme le montre la figure 5, plonger directement dans la matière à usiner en déplaçant la fraise selon son axe Z. Comme on peut le voir sur la figure 6, un monticule 11 se forme à la surface de la pièce à usiner sous ladite partie concave du bout actif de la fraise, par suite de sa translation et de sa rotation propre; ledit monticule 11 est cerné par le sillon circulaire résultant de l'enlèvement de matière combiné des arêtes de type A sur le bord externe de ce sillon et des arêtes de type E sur ses bords internes, ces derniers constituant ainsi les flancs du monticule 11. La translation de la fraise selon Z la conduit assez rapidement à buter sur ce monticule 11, mais il est alors facile de poursuivre l'usinage en déplacement selon X-Y, afin de réaliser un type quelconque de surfaçage. On peut tout aussi bien attaquer la surface à usiner dans une direction oblique, comme le montre la figure 7. Il se forme alors sous le bout actif de la fraise un monticule 12 de matière à usiner qui, en l'occurrence, présente l'aspect illustré sur la figure 8. Ce deuxième mode d'emploi de l'invention permet de pénétrer dans la pièce sans limitation dans la profondeur atteinte. On voit donc que, quelle que soit la façon dont on utilise une fraise selon l'invention, il se reforme continuellement, à la surface de la pièce à usiner, un monticule de matière qui est arasé au fur et à mesure de la progression de ladite fraise selon X-Y (éventuellement en combinaison avec Z). Ce processus n'empêche donc nullement, comme on aurait pu le craindre de prime abord, de finir une surface de la pièce de manière à lui conférer tout aspect voulu. On atteint ainsi l'objectif visé dans l'introduction du présent mémoire puisque, grâce aux plaquettes selon l'invention, on est en mesure d'attaquer une pièce à usiner en n'importe quel endroit sur une de ses faces, au lieu d'avoir à forer un trou en cet endroit au préalable ou d'avoir à commencer l'usinage hors pièce comme c'était le cas dans l'art antérieur. Un autre mode d'utilisation encore pour une fraise selon l'invention, important lui aussi dans la pratique, consiste à faire décrire à la fraise une translation le long d'une trajectoire hélicoïdale dont l'axe est parallèle à l'axe Z de la fraise, ainsi que le montre la figure 9. On peut ainsi percer dans une pièce à usiner un trou de diamètre quelconque, dont le fond pourra, au choix, présenter des bords tranchés ou arrondis, selon le profil donné à la zone de raccordement B sur les plaquettes. Avantageusement, on exploitera de façon judicieuse les possibilités offertes par les machines à commande numérique (CNC). On rappelle que celles-ci permettent un asservissement programmable du déplacement d'un outil selon les trois axes, de manière indépendante ou interpolée. Ces machines sont par exemple d'usage courant pour piloter les fraises hémisphériques, mais on n'en tire pas pleinement parti dans le cas des fraises à surfacer-dresser classiques puisque le déplacement selon l'axe Z, seul ou en combinaison, y est impraticable. On notera pour terminer un avantage supplémentaire des fraises selon l'invention, qui consiste en ce que les opérations d'usinage ne nécessitent aucun arrêt pour évacuer les copeaux: en effet, ces derniers sont éliminés automatiquement par les poches d'évacuation. REVENDICATIONS 1. Plaquette de fraise, caractérisée en ce que le profil des arêtes de coupe de ladite plaquette (6, 7) est agencé de telle sorte que la fraise (1) qui en est équipée puisse pénétrer dans la matière à usiner selon une direction perpendiculaire à la surface de ladite matière à usiner. 2. Plaquette de fraise, dont le bord actif comprend une arête principale (A), orientée longitudinalement par rapport à l'axe Z de la fraise, une zone de raccordement (B), qui peut avoir la forme d'un angle vif, ou d'une courbe, ou encore d'un chanfrein, une arête de coupe optionnelle (C), communément appelée "plat de planage", orientée transversalement par rapport audit axe Z de la fraise, et une face de localisation (D), orientée transversalement par rapport à l'axe Z de la fraise et servant à positionner ladite plaquette (6, 7) axialement quand on l'installe sur le corps de fraise (5), caractérisée en ce que ladite zone de raccordement (B) fait saillie vers l'avant de la fraise par rapport à ladite face de localisation (D), et en ce que ledit bord actif de la plaquette (6, 7) possède en outre, entre lesdites parties (D) et (C), ou (D) et (B) à défaut, une partie (E), qui fait face à l'axe Z de la fraise et fonctionne comme arête de coupe secondaire. 3. Plaquette de fraise, dont le bord actif comprend plusieurs arêtes principales (A1 à An), caractérisée en ce qu'à chacune de ces arêtes principales (A1 à An) est associée respectivement, le long dudit bord actif, une arête secondaire (E1 à En) analogue à l'arête secondaire (E) décrite dans la revendication 2.