Brevet FR2875722A1 — publié le 20060331

FRAISE DE COUPE La présente invention concerne une fraise de coupe comportant au moins deux dents, chacune pourvue d'au moins une arête de coupe définie par l'intersection entre une lèvre et une goujure, les lèvres et les goujures définissant des hélices coaxiales de sens d'enroulement identique. Les fraises de coupe sont largement répandues et sont utilisées sur des machines outils pour réaliser différents types d'usinages tels que par exemple du perçage, du rainurage, du surfaçage, de l'alésage, etc. Dans des conditions d'utilisation sévères, les fraises de coupe existantes ont des performances d'usinage limitées. En effet, il est fréquent, lors du fraisage, que la fraise de coupe génère des vibrations dommageables pour la pièce à usiner et/ou la fraise de coupe, voire même pour la fraiseuse elle-même. On est donc obligé, pour limiter les dommages inhérents à ces vibrations, de limiter la vitesse de rotation de la fraise de coupe et/ou la vitesse du déplacement relatif entre la fraise de coupe et la pièce à usiner. Les rendements d'usinage en sont diminués d'autant. Par ailleurs, il est courant que les copeaux issus du fraisage s'entortillent sans se casser sur plusieurs centimètres le long des goujures. Le frottement et le contact entre ces longs copeaux et la fraise de coupe provoquent un échauffement dommageable pour la durée de vie et l'efficacité de la fraise de coupe. De plus, à ce jour, chaque fraise de coupe est dédiée à un type d'opération d'usinage spécifique tel que l'ébauche, la semi-finition, la finition, pour une gamme particulière de matériaux à usiner. Chaque fraise de coupe est donc réalisée dans un matériau spécifique pour le matériau à usiner avec des caractéristiques dimensionnelles dédiées à une opération d'usinage particulière. Pour répondre aux différents besoins d'usinage, il faut donc disposer d'un stock conséquent de fraises de coupe différentes. Ce stock représente un investissement lourd et génère des problèmes de place de stockage et de gestion. De plus, pour réaliser les différentes opérations de fraisage (ébauche, semifinition, finition), il est nécessaire de changer de fraise de coupe, d'où des temps de fabrication conséquents et des rendements insuffisants. Les fraises de coupe existantes ne sont donc pas satisfaisantes. La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant une fraise de coupe polyvalente, utilisable pour tout type d'opérations d'usinage telle que l'ébauche, la semi-finition, la finition, de même que pour une large gamme de matériaux à usiner, ayant de bonnes performances de coupe et une longue durée de vie limitant les problèmes de vibrations induites lors du fraisage, favorisant l'évacuation des copeaux et permettant ainsi de diminuer le nombre de fraises de coupe nécessaires et les temps de changement d'outils. Dans ce but, l'invention concerne une fraise de coupe du genre indiqué en préambule, caractérisée en ce que, sur au moins un tronçon utile de coupe prédéterminé, au moins deux de ses dents ont au moins une caractéristique dimensionnelle ou géométrique différente. Selon une forme de réalisation préférée, ces deux dents au moins comportent des arêtes de coupe ayant des angles d'hélice et des pas différents, par exemple le pas d'une première arête de coupe étant supérieur au pas d'une seconde arête de coupe d'une valeur comprise entre 8 et 12% et de préférence sensiblement égale à 10%. Le premier pas a par exemple une valeur comprise entre 24 et 85 mm et le second pas a par exemple une valeur comprise entre 25 et 96 mm. De manière avantageuse, les deux dents au moins comportent des lèvres ayant des largeurs de lèvre différentes et/ou des profils convexes différents. Ces deux dents au moins comportent de préférence des goujures ayant des profondeurs de goujure différentes, par exemple une première goujure ayant une première profondeur de goujure supérieure à la seconde profondeur de goujure d'une seconde goujure d'une valeur comprise entre 0 et 10% et de préférence sensiblement égale à 2%. La première profondeur de goujure a par exemple une valeur choisie entre 1,3 et 4,8 mm et la seconde profondeur de goujure a par exemple une valeur choisie entre 1,35 et 4,85 mm. De manière avantageuse, les deux dents au moins comportent au moins des goujures ayant des largeurs de goujure différentes et/ou des profils concaves différents. La fraise de coupe comporte avantageusement au moins trois dents dont les arêtes de coupe consécutives sont séparées par paire par des angles de position consécutifs différents. La fraise de coupe comporte avantageusement au moins quatre dents dont les arêtes de coupe consécutives sont respectivement séparées par paire par un premier angle de position compris entre 75 et 90 et de préférence sensiblement égal à 85 , et par un second angle de position compris entre 105 et 90 et de préférence sensiblement égal à 95 . La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un mode de réalisation en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels: les figures 1A et 1B sont des vues de deux côtés différents de la fraise de coupe selon l'invention, et la figure 2 est une vue en plan de l'extrémité coupante de la fraise de coupe des figures 1A et I B. En référence aux figures, la fraise de coupe 1 comporte une zone de préhension 10 destinée à être saisie par le porte-outil de la fraiseuse et une zone de travail 11 destinée à l'usinage de la pièce à usiner. La zone de travail 11 comporte quatre dents d 1-d4 pourvues chacune d'une arête de coupe cl-c4 définie par l'intersection entre une lèvre 11-14 et une goujure g 1-g4. Il est bien entendu que la fraise de coupe 1 peut comporter un nombre de dents différent paire ou impaire. Les lèvres 11-14 et les goujures gl-g4 définissent des hélices coaxiales de sens d'enroulement identique. Selon l'invention, cette fraise de coupe 1 comporte au moins une dent dld4 dont au moins une caractéristique dimensionnelle ou géométrique est, sur au moins un tronçon utile de coupe prédéterminé, différente de celle d'une autre dent d4-dl. En référence aux figures, les dents dl-d4 ont, par paire, des lèvres 11-la, des goujures gl-g4 et des arêtes de coupe c 1-c4 différentes en dimensions et en géométrie, sur un tronçon utile de coupe prédéterminé s'étendant sur toute la longueur de la zone de travail 11. Il est bien entendu que le tronçon utile de coupe prédéterminé peut avoir une longueur inférieure à celle de la zone de travail 11. De même seules les lèvres 11-14, ou seules les goujures g 1-g4, ou seules les arêtes c 1-c4, peuvent être différentes entre elles. Dans cet exemple, les lèvres 11 et 13 ont des largeurs de lèvre L11 sensiblement égales, les lèvres 12 et 14 ont des largeurs de lèvre L12 sensiblement égales et les largeurs de lèvre L11 et Ln sont différentes. Par ailleurs, les goujures g1 et g3 ont des largeurs de goujure Lgl sensiblement égales, les goujures g2 et g4 ont des largeurs de goujure Lg2 sensiblement égales et les largeurs de goujure Lgl et Lg2 sont différentes. Les goujures gl et g3 ont des profondeurs de goujure Pg 1 sensiblement égales, les goujures g2 et g4 ont des profondeurs Pg2 sensiblement égales et les profondeurs Pgl et Pg2 sont différentes. Les différences dimensionnelles et géométriques permettent de définir des profils d'évacuation des copeaux différents favorisant ainsi leur évacuation. A l'extrémité libre de la fraise de coupe 1, les lèvres 11-14 et les goujures gl-g4 sont aussi différentes d'une dent dl-d4 à une autre. De plus, les angles d'hélice (31 et pas P1 des arêtes de coupe cl, c3 sont sensiblement identiques, les angles d'hélice [32 et pas P2 des arêtes de coupe c2, c4 sont sensiblement identiques et, les angles d'hélice 131 et [32 et les pas Pl, P2 sont différents. Les différences dimensionnelles et géométriques des lèvres 11-14 et des arêtes de coupe cl-c4 permettent d'attaquer la pièce à usiner différemment à chaque arête de coupe cl-c4. Ainsi, les fréquences étant différentes, les vibrations induites sont moins importantes qu'avec des arêtes de coupe identiques. Les arêtes de coupe cl-c4 sont prolongées par une dépouille cdl-cd4 par exemple circulaire et ayant une longueur de listel comprise entre 0,2 et 0,7 mm. Enfin les arêtes de coupe cl, c2 et c3, c4 sont séparées deux à deux par des angles de position al sensiblement identiques, les arêtes de coupe c2, c3 et c4, et sont séparées deux à deux par des angles de position a2 sensiblement identiques, les angles de position al, a2 étant différents. La variation entre ces angles de position al, a2 permet d'éviter une trop grande régularité des coups portés par les arêtes de coupe 11-c4 successives sur la pièce à usiner contribuant également à la réduction des vibrations. Elle permet de plus de favoriser le fractionnement des copeaux, facilitant ainsi leur évacuation, d'où une diminution des vibrations et de l'échauffement de la fraise de coupe 1 et de la pièce à usiner. Des résultats particulièrement encourageants ont été obtenus avec des dents dl-d4 ayant des caractéristiques dimensionnelles telles que décrites ci-après: un pas Pl par exemple supérieur de 8 à 12% et de préférence supérieur d'environ 10% au pas P2, un pas P1 compris entre 24 et 85 mm et un pas P2 compris entre 25 et 96 mm, une profondeur de goujure Pg 1 supérieure de 0 à 10% et de préférence supérieure d'environ 2% à la profondeur de goujure, une profondeur de goujure Pgl compris entre 1,3 et 4,8 mm et une profondeur de goujure Pg2 comprise entre 1,35 et 4,85 mm, un angle de position al compris entre 75 et 90 et de préférence sensiblement égal à 85 , un angle de position a2 compris entre 105 et 90 et de préférence sensiblement égal à 95 . En effet, une fraise de coupe 1 ayant ces caractéristiques dimensionnelles et géométriques, est très stable. Elle génère moins de sollicitations et donc moins de vibrations d'où une large gamme d'applications pour réaliser des opérations d'ébauche, de serai-finition, de finition sur une large gamme de matériaux, à des vitesses de rotation et/ou de déplacement relatif supérieures. Le tableau ci-après donne des valeurs indicatives préconisées pour les caractéristiques dimensionnelles des quatre dents dl-d4 de la fraise de coupe 1 en fonction de son diamètre. Des essais menés avec des fraises de coupe 1 ayant ces valeurs ont permis d'obtenir une capacité de débit de copeaux supérieure de 20 à 25% et une réduction notable des vibrations ce qui augmente la durée de vie de la fraise de coupe 1. Le diamètre extérieur de la fraise de coupe 1 peut bien entendu être inférieur ou supérieur aux valeurs indicatives figurant dans le tableau ci-après. Les caractéristiques dimensionnelles et géométriques des dents dl-d4 seront adaptées en conséquence. Diamètre fraise Pas des arêtes de Angle de position Profondeur des de coupe entre arêtes de goujures (mm) (mm) coupe ( ) coupe (mm) cl, c3 c2, c4 al, a3 a2, a4 Pgl Pg2 6 25 27 85 95 1,41 1,44 8 33 36 85 95 1,88 1,92 42 45 85 95 2,30 2,35 12 50 55 85 95 2,97 3,03 14 58 65 85 95 3,44 3,50 16 66 74 85 95 3,83 3,90 18 75 83 85 95 4,35 4,44 84 93 85 95 4,70 4,80 Selon une variante de réalisation non représentée, les lèvres 11-14 et/ou les goujures g1-g4 peuvent présenter au moins deux profils respectivement convexes et concaves différents d'une dent à l'autre. Une même fraise de coupe 1 peut ainsi usiner, de manière polyvalente, aussi bien des matériaux ferreux, non ferreux ou tout autre type de matériaux, pour réaliser toute sorte d'opérations d'usinage telles que l'ébauche, la semi-finition, la finition. Ces fraises de coupe 1 peuvent être réalisées en acier rapide à outil dit HSS ou ARS, 15 en carbure de tungstène à matrice métallique dit carbure monobloc ou WC/Co, en Cermet à matrice métallique ou tout autre matériau adapté. Cette description met bien en évidence que la fraise de coupe 1 selon l'invention permet de répondre aux buts fixés en proposant un outil polyvalent, efficace et permettant d'atteindre de bons rendements d'usinage avec une qualité d'usinage optimale. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. Revendications 1. Fraise de coupe (1) comportant au moins deux dents (dl-d4), chacune pourvue d'au moins une arête de coupe (cl-c4) définie par l'intersection entre une lèvre (11-14) et une goujure (g l -g4), les lèvres (11-14) et les goujures (g 1-g4) définissant des hélices coaxiales de sens d'enroulement identique, caractérisée en ce que, sur au moins un tronçon utile de coupe prédéterminé, au moins deux de ses dents (dl-d4) ont au moins une caractéristique dimensionnelle ou géométrique différente. 2. Fraise de coupe (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins lesdites deux dents (dl-d4) comportent des arêtes de coupe (cl-c4) ayant des angles d'hélice ((31, (32) et des pas (P1, P2) différents. 3. Fraise de coupe (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites deux dents (dl-d4) comportent respectivement une première arête de coupe (cl, c3) ayant un premier pas (Pl) supérieur au second pas (P2) d'une seconde arête de coupe (c2, c4) d'une valeur comprise entre 8 et 12% et de préférence sensiblement égale à 10%. 4. Fraise de coupe (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit premier pas (P1) a une valeur comprise entre 24 et 85 mm et ledit second pas (P2) a une valeur comprise entre 25 et 96 mm. 5. Fraise de coupe (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites deux dents (dl-d4) comportent des lèvres (11-14) ayant des largeurs de lèvre (L11, L12) différentes. 6. Fraise de coupe (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites deux dents (dl-d4) comportent des lèvres (11-14) présentant des profils convexes différents. 7. Fraise de coupe (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites deux dents (dl-d4) comportent des goujures ayant des profondeurs de goujure (Pgl, Pg2) différentes. 8. Fraise de coupe (1) selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdites deux dents (dl-d4) comportent respectivement une première goujure (gl, g3) ayant une première profondeur de goujure (Pgl) supérieure à une seconde profondeur de goujure (Pg2) d'une seconde goujure (g2, g4) d'une valeur comprise entre 0 et 10% et de préférence sensiblement égale à 2%. 9. Fraise de coupe (1) selon la revendication 7, caractérisée en ce que ladite première profondeur de goujure (Pgl) a une valeur choisie entre 1, 3 et 4,8 mm et ladite seconde profondeur de goujure (Pg2) a une valeur choisie entre 1,35 et 4,85 mm. 10. Fraise de coupe (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites deux dents (dl-d4) comportent des goujures (gl-g4) ayant des largeurs de goujure (Lgl, Lg2) différentes. 11. Fraise de coupe (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites deux dents (dl-d4) comportent des goujures (gl-g4) présentant des profils concaves différents. 12. Fraise de coupe (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins trois dents (dl-d4) dont les arêtes de coupe (cl-c4) consécutives sont séparées par paire par des angles de position (a 1, a2) consécutifs différents. 13. Fraise de coupe (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins quatre dents (dl-d4) dont les arêtes de coupe (cl-c4) consécutives sont respectivement séparées par paire par un premier angle de position (al) compris entre 75 et 90 et de préférence sensiblement égal à 85 , et par un second angle de position (a2) est compris entre 105 et 90 et de préférence sensiblement égal à 95 .