Brevet FR2814098A1 — publié le 20020322

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale les outils coupants, ou de coupe, et spécialement un porte-outil qui améliore le bris des copeaux pendant les opérations de coupe. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Pendant les opérations de coupe des métaux sont habituellement produits des copeaux de métal continus. Ces copeaux peuvent s'accumuler, produire une détérioration de la surface finie d'une pièce et ainsi créer un problème d'assurance de la qualité. Les copeaux accumulés peuvent former une masse qui est susceptible de tourner avec la pièce et ainsi poser des problèmes concernant la sécurité du travail. En outre, les copeaux peuvent produire des blocages imprévisibles dans un processus de coupe, ce qui nécessite de se débarrasser des copeaux manuellement. Cela, finalement, gêne les opérations de coupe automatisées. A cette fin, il est très souhaitable que les copeaux soient produits sous des formes discontinues. Des brise-copeaux ont été inventés pour briser les copeaux en petits morceaux. Un type de brise-copeaux comporte une combinaison de rainures et d'obstacles formés sur la face de coupe de la plaquette coupante. Pendant les opérations de coupe, ces rainures et obstacles courbent le copeau après qu'il a été produit. Souvent, ces rainures et obstacles ne brisent pas les copeaux. On aurait besoin d'un porte-outil qui brise mieux les copeaux. Idéalement, ce porte-outil régirait la dispersion des copeaux et ainsi favoriserait la sécurité, l'assurance de la qualité et les opérations de coupe automatisées. 2 2814098 RESUME DE L'INVENTION D'une manière générale, l'invention vise un porte-outil fait pour briser les copeaux pendant une opération de coupe. Ce porte-outil comprend une queue et une tête. La queue est faite pour être reçue par une machine de coupe. La tête est pourvue d'une poche destinée à recevoir une plaquette coupante. La tête a une surface de flanc. Un brise-copeaux est prévu sur cette surface de flanc près de la poche. Une bride est prévue pour retenir la plaquette coupante dans la poche. L'invention vise aussi un procédé pour briser les copeaux qui comprend les opérations consistant à prévoir un brise-copeaux sur la tête d'un porte- outil près d'une plaquette coupante et diriger un copeau dans ce brise- copeaux. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une représentation en perspective d'un outil coupant qui comporte un système de rainures selon l'invention. La figure 2 est une vue de côté à plus grande échelle de l'outil coupant représenté sur la figure 1. Les figures 3A à 3D sont des vues de côté à plus grande échelle d'outils coupants ayant d'autres systèmes de rainures. Les figures 4A à 4E sont des coupes partielles à plus grande échelle d'outils coupants ayant d'autres systèmes de rainures. La figure 5 est une vue de côté à plus grande échelle d'un autre outil coupant ayant une surface pourvue de reliefs. 3 2814098 La figure 6 est une coupe partielle de l'outil coupant représenté sur la figure 5. La figure 7 est une vue de côté à plus grande échelle d'encore un autre outil coupant ayant une surface rendue rugueuse. La figure 8 est une coupe partielle de l'outil coupant représenté sur la figure 7. La figure 9 est une représentation en perspective partielle de l'outil coupant en fonctionnement. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Comme le montrent les figures 1 et 2 (des chiffres semblables désignent les éléments semblables sur toutes les figures), l'outil coupant est constitué d'un porte-outil 10 ayant une face supérieure indiquée de manière générale par 12 et une extrémité avant indiquée de manière générale par 14. Le porte-outil 10 est constitué d'un corps monobloc comportant une partie queue 16 et une partie tête 18 jointe à la queue 16. La queue 16 est faite pour être reçue par un magasin à outils d'une machine de coupe, par exemple d'un tour (non représenté). La tête 18 est faite pour recevoir une plaquette coupante 20. La tête 18 pourrait être de toute forme désirée. Cependant, la forme de la queue 16 est généralement dictée par le magasin de la machine (non représenté). La plaquette coupante 20 peut aussi être de toute forme désirée. L'invention n'est pas limitée à la plaquette coupante de manière générale triangulaire 20 représentée, mais la plaquette peut être carrée, rectangulaire ou d'une autre forme polygonale. 4 2814098 Comme représenté sur les dessins, la tête 18 est pourvue d'une poche indiquée de manière générale par 22 destinée à recevoir la plaquette coupante 20. La poche 22 est de préférence formée par un creux trièdre ayant une surface inférieure ou de fond plane 24 et des faces ou parois latérales se joignant 26a, 26b (représentées sur la figure 9). La plaquette coupante 20 peut être formée de carbure de tungstène ou d'une matière semblable. La plaquette coupante 20 représentée est un corps monobloc comportant une face supérieure ou de coupe 28 (représentée sur la figure 9) et une face inférieure 30 jointes par des surfaces de flanc ou côtés 32. Il est préférable que la plaquette coupante 20 soit indexable. C'est-à-dire que de préférence, chaque côté 32 définit une arête coupante. De préférence, les arêtes coupantes se joignent à leurs extrémités pour former une arête périphérique. Comme représenté sur les dessins, les côtés 32 de la plaquette coupante 20 sont adaptés à la configuration de la poche 22 de façon que la plaquette coupante 20 coopère avec la poche 22 de façon qu'une arête coupante s'étende au moins légèrement au delà de l'étendue de la poche 22 pour attaquer une pièce. Une cale 35 peut être prévue entre la face inférieure 30 de la plaquette coupante 20 et la surface de fond 24 de la poche 22. La cale 35 peut être prévue pour le réglage de la hauteur de diverses plaquettes coupantes par rapport à la poche 22. Comme représenté sur les dessins, la plaquette coupante 20 est retenue dans la poche 22 par une bride 36. La bride 36 peut avoir toute configuration appropriée pour retenir la plaquette coupante 20 dans la poche 22. La bride 36 représentée comporte une première extrémité 38 et 2814098 une deuxième extrémité 40. La première extrémité 38 a la forme d'un manchon qui est fait pour être fixé à la tête 18 du porte-outil 10. Pour cela, de préférence, la tête 18 est pourvue d'un trou taraudé (non représenté) qui est fait pour s'aligner avec un passage 42 (représenté sur la figure 9) fait dans la première extrémité 38 de la bride 36. Une vis, par exemple la vis à tête creuse 44 représentée sur la figure 9, est faite pour passer par le passage 42 et se visser dans le trou taraudé de la tête 18. La deuxième extrémité 40 a la forme d'une jambe ou d'une griffe. On peut desserrer la vis 44 pour permettre à la deuxième extrémité 40 de la bride 36 d'être libre de pivoter au-dessus de la plaquette coupante 20 ou hors de son chemin. Lorsque la deuxième extrémité 40 de la bride 36 est audessus de la plaquette coupante 20, on peut serrer la vis 44 pour pousser la deuxième extrémité 40 en contact avec au moins une partie de la plaquette coupante 20. Cela pousse la face inférieure 30 de la plaquette coupante 20 en contact avec la surface de fond 24 de la poche 22. La tête 18 peut en outre être pourvue d'un creux dans lequel la bride 36 puisse reposer lorsque sa deuxième extrémité 40 est en contact serré avec la plaquette coupante 20, cela afin de réduire le risque de déplacement de la bride 36 lorsqu'elle est en contact serré avec la plaquette coupante 20. Si un tel creux est prévu, il est préférable que la poche soit plus profonde que celui-ci. Il est aussi préférable que la tête 18 soit pourvue d'une ouverture (non représentée) dans laquelle un goujon ou une goupille de positionnement 46 (représenté sur la figure 9) est ajusté à la presse. La goupille 46 est faite pour être reçue par une ouverture 48 (aussi représentée sur la figure 9) faite dans la plaquette coupante 20. Il est préférable que l'ouverture 48 soit 6 2814098 prévue au centre de la plaquette coupante indexable pour permettre de tourner celle-ci pour exposer une nouvelle arête coupante. La goupille 46 est prévue pour empêcher la plaquette coupante 20 de se déplacer par exemple dans une direction latérale et sortir de la poche 22. Dans la présente invention, la tête 18 est en outre pourvue d'un brisecopeaux, comme indiqué de manière générale par 50. Sur les dessins, le brise-copeaux 50 est prévu sur une face ou surface de flanc 51 de la tête 18 au-dessous de la poche 22 ou près de celle-ci. Une surface de flanc 51 est prévue sur chacun de côtés opposés de la tête 18. Le brise-copeaux 50 peut être prévu sur une surface de flanc ou sur les deux. Un brisecopeaux 50 convient aux opérations de tournage et l'autre brise-copeaux 50 convient aux opérations de dressage. Sur les figures 1 et 2, le brise-copeaux 50 est constitué de plusieurs rainures en forme de V de manière générale parallèles 52. Les rainures 52 s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe de la queue 16. Les rainures 52 sont sensiblement également espacées de la poche 22 et les unes des autres. Les rainures 52 sont formées par deux surfaces 54a, 54b. La première surface 54a s'étend vers l'intérieur et le bas par rapport à la surface de flanc 51 de la tête 18 en faisant un angle obtus avec cette surface 51. La deuxième surface 54b s'étend vers l'intérieur et le haut par rapport à la surface de flanc 51 en faisant un angle obtus avec cette surface 51. La première surface 54a a une plus grande profondeur que la deuxième surface 54b et les deux surfaces 54a, 54b se joignent en faisant entre elles un angle inclus de 70 à 80 degrés. 7' 2814098 On comprendra que les rainures 52 pourraient être de toute forme appropriée. Cependant, leur forme peut être dictée par certains facteurs comme la composition de la pièce, la vitesse d'avance de la pièce et la profondeur ou la largeur de coupe. Des exemples d'autres systèmes de rainures sont représentés sur les figures 3A à 3D. On comprendra qu'un nombre quelconque de rainures pourraient être prévues sur la surface de flanc 51 de la tête 18. La distance entre les rainures peut être constante ou variable. En outre, il n'est pas nécessaire que les rainures soient parallèles. Par exemple, des rainures 56 peuvent s'étendre transversalement les unes par rapport aux autres, comme représenté sur la figure 3C. Les rainures peuvent avoir sensiblement la même largeur. Des rainures de largeur identique 54, 56 sont représentées par exemple sur les figures 3B et 3C. Les largeurs des rainures peuvent aussi différer de l'une à l'autre. Des rainures de largeur différente 58a, 58b, 58c et 60a, 60b sont représentées par exemple sur les figures respectivement 3A et 3D. Des rainures de largeur différente sont aussi représentées sur les figures 4A à 4E. On notera que la largeur des rainures de chacune des figures 4A à 4E augmente de la rainure supérieure à la rainure inférieure. Cependant, d'autres systèmes de rainures peuvent convenir à la mise en oeuvre de l'invention. Les rainures peuvent être rectilignes ou non. Des rainures rectilignes 54, 56, 58a, 58b, 58c sont représentées sur les figures 3A à 3C. Des rainures non rectilignes 60a, 60b sont représentées par exemple sur la figure 3D. La forme de la section des rainures peut être variable. Par exemple, des rainures 62a, 62b, 62c, comme représenté sur la figure 4A, peuvent être 8 2814098 formées de surfaces qui se joignent en faisant entre elles des angles inclus compris entre environ 70 et 80 degrés. De telles rainures 52 sont aussi représentées sur les figures 1 et 2 et décrites ci-dessus. Des rainures 70a, 70b, 70c peuvent aussi être formées au moins en partie par des surfaces qui se joignent à la surface de flanc 51 de la tête 18 en faisant avec celle-ci un angle de sensiblement 90 degrés, comme représenté sur la figure 4B. Un autre exemple de rainures 71a, 71 b, 71c formées par des surfaces qui se joignent à la surface de flanc 51 de la tête 18 en faisant avec celle-ci un angle de sensiblement 90 degrés est représenté sur la figure 4E. Les rainures 71a, 71b, 71c de la figure 4E sont aussi formées par trois surfaces (représentées mais non numérotées) par opposition aux deux surfaces qui forment les rainures 62a, 62b, 62c de la figure 4A et 70a, 70b, 70c de la figure 4B. Les figures 4C et 4D montrent des rainures 66a, 66b, 66c et 68a, 68b, 68c qui ont des formes de section autres que celles indiquées ci-dessus. Un brise-copeaux 72 autre est représenté sur les figures 5 et 6. Ce brise- copeaux 72 est constitué de nodules ou saillies 74 qui s'étendent vers l'extérieur à partir de la surface de flanc 51 de la tête 18 et forment des jonctions annulaires 75 entre eux et la surface de flanc 51. La présente invention n'est pas limitée au système de saillies 74 représenté sur les dessins. Les saillies 74 peuvent avoir des formes autres que celle représentée sur les dessins. En outre, une seule saillie peut convenir à la mise en oeuvre de l'invention. Encore un autre brise-copeaux 76 est représenté sur les figures 7 et 8. Ce brise-copeaux 76 est constitué d'une surface rendue rugueuse, indiquée de manière générale par 78. La surface rendue rugueuse 78 peut être une 9 2814098 surface moletée ou analogue taillée dans la surface de flanc 51 de La tête 18. Au lieu de cela, une matière abrasive en grains peut être appliquée ou formée sur la surface de flanc 51. Le fonctionnement de l'invention va maintenant être expliqué à l'aide de la réalisation représentée sur les figures 1 et 2. En fonctionnement, le porte-outil 10 se trouve dans le magasin d'une machine (non représentée) de façon que la plaquette coupante 20 vienne en prise avec une pièce W. Lorsqu'elle vient en prise avec la pièce W, la plaquette coupante 20 taille dans celle-ci en formant un copeau continu enroulé C. Pendant que la plaquette coupante 20 se déplace de gauche à droite, le copeau C s'enroule vers la gauche de la tête 18. La forme de la surface de coupe 28 de la plaquette coupante 20 donne la courbure du copeau C dans une direction désirée. Lorsque le copeau C vient en prise avec une rainure 52 du brise- copeaux 50, la contrainte augmente dans le copeau C et celui-ci se brise. Les autres réalisations du brise-copeaux représentées sur les autres dessins fonctionnent de la même manière. En raison du moment et du mouvement dynamique du copeau C, une petite force est nécessaire pour briser celui-ci. Par conséquent, lorsque le copeau C vient en prise avec une rainure, une saillie ou même une surface rugueuse et plus particulièrement un angle ou un point de jonction défini par la rainure, la saillie ou la surface rugueuse, la force de contact fait se briser le copeau C. Bien que la courbure du copeau C puisse être dirigée comme on le désire en raison de la forme de la surface de coupe 28 de la plaquette coupante 20, l'extrémité libre du copeau C vient en prise au hasard avec la surface de flanc 51 de la tête 18. Par conséquent, il peut être souhaitable de 2814098 produire le plus grand nombre possible de points anguleux de jonction sur la surface de flanc 51. Les saillies 74 (représentées sur les figures 5 et 6) peuvent produire un plus grand nombre de jonctions qu'une série de rainures en forme de V. De façon semblable, la surface rendue rugueuse 78 (représentée sur les figures 7 et 8) peut posséder un plus grand nombre de jonctions que les saillies 74. Pour cette raison, la surface rendue rugueuse 78 peut être une meilleure surface pour briser les copeaux. Bien que la présente invention ait été décrite relativement à plusieurs réalisations préférées, diverses modifications et additions viendront à l'esprit de l'homme du métier moyennement averti. Toutes ces variantes, modifications et additions sont à inclure dans le cadre du présent brevet, qui est limité seulement par les revendications jointes. 1 l 2814098 REVENDICATIONS 1. Porte-outil fait pour briser les copeaux pendant une opération de coupe, ce porte-outil comprenant: une queue (16) agencée pour être reçue dans une machine de coupe, une tête (18) pourvue d'une poche (22), d'une surface de flanc (51) et d'un brise-copeaux (50) sur cette surface de flanc près de la poche, la poche étant agencée pour recevoir une plaquette de coupe (20) ayant une surface de coupe conçue pour donner une courbure au copeau dans une direction du brise-copeaux, et une bride (36) destinée à retenir la plaquette de coupe (20) dans la poche (22). 2. Porte-outil selon la revendication 1, dans lequel le brise-copeaux (50) est formé par des points anguleux de jonction sur la surface de flanc (51) de la tête. 3. Porte-outil selon la revendication 1, dans lequel le brise-copeaux (50) comporte une rainure. 4. Porte-outil selon la revendication 2, dans lequel la rainure est en forme de V. 5. Porte-outil selon la revendication 1, dans lequel le brisecopeaux (50) comporte plusieurs rainures. 12 2814098 6. Porte-outil selon la revendication 5, dans lequel les rainures sont en forme de V. 7. Porte-outil selon la revendication 5, dans lequel les rainures (54, 58) s'étendent sensiblement parallèlement les unes aux autres. 8. Porte-outil selon la revendication 5, dans lequel les rainures (56) s'étendent transversalement les unes par rapport aux autres. 9. Porte-outil selon la revendication 5, dans lequel les rainures (58) ont des largeurs qui diffèrent les unes des autres. 10. Porte-outil selon la revendication 5, dans lequel les rainures (60) ne sont pas rectilignes. 11. Porte-outil selon la revendication 5, dans lequel les rainures ont des formes de section qui diffèrent les unes des autres. 12. Porte-outil selon la revendication 5, dans lequel les rainures sont formées par des surfaces qui se joignent en faisant des angles entre elles. 13. Porte-outil selon la revendication 1, dans lequel le brise-copeaux (50) comporte une saillie (74) qui s'étend vers l'extérieur à partir de la surface de flanc (51) de la tête (18) en formant une jonction annulaire entre elle et la surface de flanc. 13 2814098 14. Porte-outil selon la revendication 1, dans lequel le brise-copeaux (50) comporte plusieurs saillies (74) s'étendant vers l'extérieur à partir de la surface de flanc (51) de la tête (18) en formant des jonctions annulaires entre elles et la surface de flanc. 15. Porte-outil selon la revendication 1, dans lequel le brise-copeaux (50) est constitué d'une surface rendue rugueuse (78). 16. Porte-outil selon la revendication 15, dans lequel la surface rendue rugueuse (78) est formée par une surface moletée taillée dans la surface de flanc (51) de la tête (18). 17. Porte-outil selon la revendication 15, dans lequel la surface rendue rugueuse (78) est formée par des particules abrasives appliquées sur la surface de flanc. 18. Porte-outil pour briser les copeaux pendant une opération de coupe, ce porte-outil comprenant: une queue (16) agencée pour être reçue dans une machine de coupe, une tête (18) jointe à cette queue (16), cette tête (18) étant pourvue d'une poche (22), d'une surface de flanc (51) et d'un brise-copeaux (50) sur cette surface de flanc (51) près de la poche (22), une plaquette de coupe (20) reçue dans la poche (22), cette plaquette de coupe ayant des côtés qui sont adaptés à la configuration de la poche, cette plaquette de coupe ayant en outre une surface de coupe conçue pour 14 2814098 donner une courbure au copeau dans une direction du brise-copeaux (50), et une bride (36) agencée pour être fixée à la tête, cette bride étant destinée à retenir la plaquette de coupe dans la poche. 19. Procédé pour briser les copeaux comprenant les opérations consistant à: (a) prévoir un brise-copeaux (50) sur la tête (18) d'un porte-outil près d'une plaquette de coupe (20), et (b) diriger un copeau dans ce brise-copeaux (50).