Brevet FR2822739A1 — publié le 20021004

LansferL (40). - 1 - 2822739 OUTIL DE COUPE, ELECTROBROCHE ET MACXINE-OUTIL ADOPTANT UN TEL OUTIL DE COUPE DOMAINE D'APPLICATION DE L' INVENTION La présente invention a trait à l'outillage dans le domaine des machinesoutils et notamment aux adaptations des outils destinés à l'usinage à très grande vitesse. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRlEUR Les opérations de perçage et celles de taraudage sont classiquement effectuéss à l' aide d'outils comprenant une ou deux arétes tranchantes à leur extrémité et des goujures latérales permettant l'évacuation de la matière sous forme de copeaux (forets, tarauds). Afin de refroidir et ou participer à l'évacuation des copeaux produits à l'intérieur de l'alésage, ces outils sont en outre aménagés de conduits internes ayant pour fonctions d' assurer la projection d'un fluide de refroidissement ou d'évacuation sur la zone de coupe. Afin de gagner du temps dans la réalisation des trous filetés notamment par la suppression de l'opération de changement d'outil (foret puis taraud), des développements récents ont permis de combiner les deux opérations de perçage et de taraudage au moyen d'un seul et même outil en utilisant les possibilités de génération de trajectoires des machines à commande numérique modernes qui sont susceptibles de faire réaliser à leur broche, une trajectoire hélicoïdale. La demanderesse a constaté qu'aujourd'hui les performances d'usinage plafonnent en raison dun paramètre principal qui est la fragilité de l'outil. Ainsi, par exemple, dans le domaine des alliages légers la vitesse de coupe plafonne aujourd'hui à 600 mètres par minute. En effet, la présence desdites goujures latérales à des fins d'évacuation des copeaux et celle des percages centraux réalisés sur les outils à des fins de projection d'un fluide d'une part pour évacuer les copeaux et d'autre part pour l'arrosage haute pression, font que la section des - 2 - 2822739 outils de l'art antérieur est très faible le rendant très fragile. De plus, de par les vitesses de coupe requises, ces outils doivent présenter une grande dureté qui a pour inconvénient de les rendre particulièrement cassants. Or, les performances des moyens de mise en mouvement desdits outils évoluant, ces derniers doivent être remplacés de plus en plus souvent ce qui grève le coût de réalisation des pièces aussi bien en nombre d'outils utilisés qu'en temps de changement dont la réduction ou la suppression était l'objectif premier à l'utilisation de tels outils. DESCRIPTION DE L' INVENTION Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches afin d'obvier aux inconvénients précités. Ces recherches ont abouti à la réalisation d'un nouveau concept d'outil de coupe non seulement susceptible de supporter l es contraintes sans ces se grandi ssantes de l'usinage à grande vitesse mais également daméliorer la qualité des usinages réalisés. Ce concept doutil peut s'appliquer aussi bien aux outils classiques qu'à ceux assurant les opérations de pergage et de taraudage simultanément. Ce nouvel outil a notamment pour but d'autoriser une vitesse de coupe supérieure à 1000 mètres par minute. Selon la caractéristique principale de l'invention, l'outil d'usinage à grande vitesse du type de celui comprenant un corps dont une première extrémité comporte un moyen d'enlèvement de matière et dont une deuxième extrémité vient en liaison avec un moyen de mise en mouvement, est remarquable en ce que l'extrémité comportant le moyen d'enlèvement de matière est aménagée d'un orifice s'ouvrant sur un conduit interne par lequel sont évacués les copeaux produits par ledit moyen d'enlèvement lors de l'opération d'usinage. Un tel outil a pour avantage de posséder une grande rigidité en proposant un conduit central et une surface - 3 - 2822739 extérieure sans goujure. De même, ce type d'outil ne nécessite pas l'utilisation d'un conduit de projection de fluide d'évacuation des copeaux puisque le conduit central crcé en a la fonction. Ce type d'outil est donc particulièrement adapté à l'usinage non seulement à grande vitesse mais également à sec. Cet usinage à sec est souhaitable en raison de la disparition des phénomènes d'adbérence, de la production de très petits copeaux fragmentés faciles à transporter et de l'évacuation de la chaleur dans le copeau. La réalisation de conduits à l'intérieur d'un outil n'est pas nouvelle. En effet, il existe dans l'art antérieur une pluralité d'outil comprenant des conduits de projection de fluide à des fins de refroidissement et/ou d'évacuation de copeaux. La nouveauté réside dans le fait que le conduit définit un chemin d'évacuation des copeaux et non une voie dacheminement de fluide. De même, la présence de ce conduit d'évacuation et non de projection évite la nocessité de réaliser des goujures sur la surface extérieure de l'outil, goujures qui étaient une des causes de la fragilisation des outils de l'art antérieur. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le conduit interne de l'outil est mis en dépression afin d'évacuer les copeaux produits à son extrémité. Cette solution technologique d'évacuation des copeaux est particulière simple et donc facile à mettre en oeuvre. Ainsi, cet outil a également pour avantage de s'affranchir des contraintes liées au refroidissement car la mise en dépression de son conduit interne assure une circulation d'air suffisante pour remplir cette fonction. De plus, cette solution d'évacuation des copeaux est particulièrement adaptée à l'usinage à très grande vitesse qui est générateur de micro-copeaux qui sont difficilement rejetés à l'extérieur par les moyens classiques. Une aspiration intogrse à l'outil qui produit lesdits micro - 4 - 2822739 copeaux, assure la meilleure évacuation possible. L' aspiration constante des copeaux produits par l'usinage en cours garantit une qualité supérieure dans l'opération et évite l'apparition de dépôt de copeaux qui malgré la proection de fluide, constituait pour les outils de l'art antérieur et notamment pour ceux assurant les opérations de pergage et/ou de taraudage, un risque d'usinage de mauvaise qualité ou d'altération de l'outil. La mise en dépression dun conduit dévacuation de copeaux à l'intérieur d'un outil ainsi que la présence même de ce conduit a pour conséquence la conception d'un environnement immédiat adapté. Aussi, l 'invention concerne également l'électrobroche ainsi que la machine-outil adoptant l'outil de l' invention. Les concepÉs fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, dautres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un outil de coupe conforme à l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure la est une vue de face en coupe d'un mode de réalisation d'un outil conforme à l'invention, La figure lb est une vue de côté dudit outil de la figure la, La figure 2a est une vue de face en coupe d'un mode de réalisation dun deuxième outil conforme à l'invention, La figure 2b est une vue de côté dudit outil de la figure 2a, La figure 3a est une vue de face en coupe d'un mode de réalisation d'un troisième outil conforme à l' invention, La figure 3b est une vue de côté dudit outil de la figure 3a. DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS - 5 - 2822739 Tel qu'illustré sur les dessins des figures la, 2a, 3a, l'outil dusinage référencé O dans son ensemble est du type de celui comprenant un corps 100, ici allongé, dont une première extrémité 110 comporte un moyen d'enlèvement de matière 200 et dont une deuxième extrémité 120 vient en liaison avec un moyen de mise en mouvement (non illustré) qui peut être constitué par exemple, par une électrobroche. Selon le mode de réalisation illustré, l'extrémité 110 comportant le moyen d'enlèvement de matière 200 est aménagée d'un orifice 111 s'ouvrant sur un conduit interne 130 réalisé dans le corps de l'outil O et par lequel sont évacués les copeaux produits par ledit moyen d'enlèvement 200. Selon le mode de réalisation non limitatif illustré, ledit conduit interne 130 s'ouvre sur les deux extrémités et 120 du corps 100 de l'outil O. Selon le mode de réalisation non limitatif illustré, ledit conduit interne 130 est constitué par un volume cylindrique creux dont l'axe correspond à l'axe de rotation de l'outil et s'ouvrant aux deux extrémités du corps de l'outil O. En fait, selon le choix technologique illustré, le conduit interne est constitué par le volume libre d'un tube constituant le corps 100 ouvert à ses deux extrémités 110 et 120 et à une extrémité 110 duquel se trouve la ou les parties coupantes du moyen d'enlèvement de matière 200. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux du fait de la simplicité de sa conception. L'utilisation d'un tube 100 simplifie grandement l'aménagement d'un conduit 130 d'évacuation des copeaux sur l'axe de rotation de l'outil sans requérir un enlèvement de matière. L'utilisation d'un volume cylindrique creux définit en outre un conduit interne particulièrement régulier qui facilitera l'évacuation des copeaux. I1 est en effet, particulièrement important que tout obstacle à l'évacuation des copeaux soit supprimé pour éviter tout dépôt ou création de dépôt à l'intérieur 6 - 2822739 de l'outil O. En outre, la solidité dun tube ou dun cylindre creux est sans commune mesure avec celle des outils classiques à goujures et conduits de projection de fluide et sera donc beaucoup plus susceptible de supporter les contraintes dues aux grandes vitesses d'usinage. En aucun cas l'utilisation d'un tube ne doit être considérée comme limitative notamment en ce qui concerne la surface extérieure qui pourra être aménagée d'une sur- épaisseur au niveau de la liaison avec l'électrobroche ou le moyen de mise en mouvement de l'outil O. Selon l'invention, le conduit interne 130 de l'outil O est mis en dépression afin d'évacuer les copeaux produits à son extrémité 110 équipée d'un moyen d'enlèvement de matière 200. Comme illustrés, les copeaux une fois produits passent dune position à l' avant de l'outil vers une position vers l'arrière suivant la flèche référencée F sous l'action de l' aspiration. Comme illustrée sur les dessins des figures lb, 2b, 3b, la partie coupante du moyen d'enlèvement de matière occupe un plan passant par l'axe du conduit 130 de façon à laisser un espace libre dorifice 111 et donc de conduit de sorte que les copeaux produits puissent être évacués par ledit conduit 130. En effet, les plaquettes de coupe formant le moyen denlèvement de matière 200, présentent une épaisseur telle que lorsquelles sont placoes à l'extrémité 110 du tube 100, elles n'occultent pas la totalité de l' orifice 111 du conduit interne 130 et en laisse libre la plus grande partie comme illustrce. Ainsi, tout copeau produit par ladite plaquette de coupe sera immanquablement aspiré par l'orifice 111 à travers le conduit interne 130 de l'outil 0 vers l'arrière du tube selon la flèche F. D,une manière générale, le moyen d'enlèvement de matière 200 est lié à l'extrémité du tube de facon à ce que l'orifice l'orifice 111 détini par le conduit interne 130 reste ouvert afin que les copeaux puissent passer par le conduit interne 130 aménagé dans le - 7 - 2822739 corps 100 de l'outil O. Selon un mode de réal i sat ion préféré mais non limitatif, l'outil O se compose d'une matière de grande raideur pour son corps c'est à dire le tube 100 et d'au moins une plaquette brasée à l'extrémité 110 du corps 100 pour le moyen d'enlèvement de matière 200. Le brasage est une technique maîtrisée et ne présente pas de difficulté particulière. Ainsi, la demanderesse a concu un outil O susceptible d'obvier aux inconvénients des outils classiques jusqu'ici utilisés tout en diminuant la difficulté et les coût de fabrication. L'évacuation garantit des copeaux a également pour avantage d'optimiser la qualité des usinages réalisés. Les figures la et lb illustrent un mode de réalisation d'un outil O susceptible de percer par longée selon son axe de rotation. Les figures 2a et 2b illustrent un mode de réalisation d'un outil O à percer par mouvement orbital le long de l'axe de rotation. Les figures 3a et 3b illustrent un mode de réalisation d'un outil O à percer et à tarauder par mouvement orbital le long de l'axe de rotation. Ces outils sont particulièrement adaptés à des machines-outils susceptibles de faire assurer des mouvements ortitaux hélicoïdaux aux outils installés en extrémités de broche ou d'électrobroche. Comme expliqué plus haut, la mise en dépression et la présence même du conduit interne d'évacuation 130 des copeaux dans un outil O requiert l 'adaptation de l'environnement immédiat de l'outil. Ainsi, selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'électrobroche (non illustrée) adaptée à la mise en mouvement de l'outil O. est remarquable en ce qu'elle est aménagée d'un conduit mis en dépression à des fins d'évacuation des copeaux passant par le conduit interne de l'outil O. Cette électrobroche pourra elle-même - 8 - 2822739 comprendre un conduit interne axial par lequel passeront les copeaux. Il en est de même de la machine-outil (non illustrée) devant s' adapter à la mise en mouvement de l'outil O de l' invention et qui est remarquable en ce qu'elle comporte un moyen d'aspiration à des fins de mise en dépression du conduit interne aménagé dans l'outil. Dans la mesure o l'électrobroche ne comporte pas une centrale d'aspiration, la machine-outil assurant sa mise en mouvement assurera par un moyen d' aspiration également la mise en dépression du conduit aménagé dans ladite électrobroche. On comprend que l'outil de coupe, l'électrobroche et la machine-outil adoptant un tel outil, qui viennent d'étre ci-dessus décrits et représentés, l'ont été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci dessus, sans pour autant sortir du cadre de l 'invention pris dans ses aspects et dans son esprit les plus larges. Ainsi, par exemple, bien que l'application sur alliage loger ait été décrite, la demanderesse ne veut pas se limiter au type de matériau usiné. - 9 - 2822739 REVENDICATIONS 1. Outil d'usinage (O) à grande vitesse du type de celui comprenant un corps (100) dont une première extrémité (110) comporte un moyen d'enlèvement de matière (200) et dont une deuxième extrémité (120) vient en liaison avec un moyen de mise en mouvement, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE l'extrémité (110) comportant le moyen d'enlèvement de matière (200) est aménagée dun orifice (111) s'ouvrant sur un conduit interne (130) par lequel sont évacués les copeaux produits par ledit moyen d'enlèvement (200). 2. Outil d'usinage (O) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ledit conduit interne (130) s'ouvre sur les deux extrémités (110 et 120) du corps (100) de l'outil (O). 3. Outil d'usinage (O) selon la revendication 2, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ledit conduit interne (130) est constitué par un volume cylindrique creux dont l'axe correspond à l'axe de rotation de l'outil (O) et qui s'ouvre aux deux extrémités (110 et 120) du corps (100) de l'outil (O) de façon à former au moins deux orifices. 4. Outil d'usinage (O) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE le conduit interne (130) de l'outil (O) est mis en dépression afin d'évacuer les copeaux produits à son extrémité (110). 5. Outil d'usinage (O) selon la revendication 2, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ledit moyen d'enlèvement de matière (200) est lié à l'extrémité (110) du corps (lOO)de l'outil (O) de façon à ce que l' orifice (111) défini par le conduit interne (130) reste ouvert afin que les copeaux puissent passer par le conduit interne (130) aménagé dans le corps (100) de l'outil (O). 6. Outil d'usinage (O) selon la revendication 5, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE la partie coupante du moyen d'enlèvement de matière (200) occupe un plan passant par l'axe du conduit (130) de façon à laisser de part et - 1 o - 2822739 d'autre un espace de conduit (130) autorisant l'évacuation des copeaux. 7. Outil d'usinage (O) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE l'outil (O) se compose d'une matière de grande raideur pour son corps (100) et d'au moins une plaquette brasée à l'extrémité (110) du corps (100) pour le moyen d'enlèvement de matière (200). 8. Électrobroche adaptée à la mise en mouvement de l'outil (O) selon la revendication 3, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QU'elle est aménagée d'un conduit mis en dépression à des fins d'évacuation des copeaux passant par le conduit interne (130) de l'outil (O). 9. Machine-outil adaptée à la mise en mouvement d'un outil (O) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QU'elle comporte un moyen d'aspiration à des fins de mise en dépression du conduit interne (130) aménagé dans l'outil (O). 10. Machine-outil adaptée à la mise en mouvement d'un outil (O) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QU'elle comporte un moyen d'aspiration à des fins de mise en dépression du conduit aménagé dans l'électrobroche. RENAULT AUTOMATION COMAU PAR PROCURATION