Brevet FR2892326A1 — publié le 20070427

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne une fraise. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la réalisation d'une fraise de petites dimensions adaptée à couper des matériaux d'une très grande dureté comme l'inconel . Une telle fraise peut être avantageusement utilisée pour réaliser des chanfreins sur des rivetages d'ailes d'avion. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Actuellement on connaît différents types de fraises : les fraises monoblocs, plus particulièrement dédiées aux petites dimensions, qui sont réalisées entièrement en acier à outils rapide ou en carbure et les fraises à pastilles de carbure brasées ou fixées mécaniquement. Conformément à la définition donnée par la norme EN ISO 4957 de décembre 1999 au chapitre 3, paragraphe 3.3.3, l'acier à outils rapide est utilisé principalement pour l'usinage et le formage et, par rapport aux autres aciers tels que les aciers alliés ou non alliés, les aciers à outils pour travail à froid ou pour travail à chaud, il possède, de par sa composition chimique, la dureté et la résistance après trempe les plus élevées à haute température jusqu'à environ 600 C. C'est en particulier un acier fortement allié en tungstène, en cobalt, en molybdène et en vanadium. Par exemple un acier à outils rapide peut comprendre une part en masse de l'ensemble des trois éléments que sont le tungstène, le cobalt et le molybdène, supérieure à 5%. L'acier à outils rapide est une matière très onéreuse qui présente de 25 hautes performances recherchées pour la réalisation des parties actives de coupe d'outils industriels. L'acier à outils rapide permet de réaliser des fraises à géométries et à moyens d'attachement complexes. Toutefois, les fraises monoblocs en acier à outils rapide présentent des 30 performances limitées pour l'usinage de matériaux d'une très grande dureté comme l'inconel car l'acier à outils rapide s'émousse au contact d'un matériau très dur de ce type. Les fraises monoblocs en carbure sont plus performantes que les fraises monoblocs en acier à outils rapide pour usiner les matériaux très durs en particulier les matériaux prétraités. Toutefois, elles s'obtiennent par moulage et la réalisation de leurs 5 moyens d'attachement au mandrin d'entraînement en rotation d'une machine-outil ne peut se faire que par la voie de la rectification avec des meules diamants ce qui est très onéreux. En outre, le carbure est un matériau très sensible aux hautes températures et la rectification de la fraise entraîne l'échauffement local du 10 carbure ainsi que la création d'amorces de rupture qui fragilisent le matériau. Ainsi pour certaines petites dimensions de fraises, il peut s'avérer impossible de réaliser certains usinages de la fraise notamment au niveau de ses moyens d'attachement. Enfin les fraises à pastilles de carbure brasées ou fixées mécaniquement 15 trouvent leurs limites dans leurs dimensions et leurs géométries. En effet, ces fraises doivent présenter des dimensions suffisamment élevées et des géométries simples pour permettre de réaliser la fixation des pastilles de carbure sur le nez de la fraise. OBJET DE L'INVENTION 20 Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, on propose selon la présente invention une fraise comprenant deux parties distinctes solidarisées l'une à l'autre, à savoir, un embout de coupe monobloc pourvu d'une pluralité d'arêtes de coupe et un support réalisé en acier de base pourvu de moyens d'attachement à des moyens d'entraînement en rotation d'une machineoutil. Ainsi, avantageusement dans la fraise selon l'invention, en dissociant les parties fonctionnelles, à savoir la partie de coupe et la partie d'attachement, on peut allier la résistance du matériau pour obtenir de bonnes performances d'usinage sur des matériaux très durs difficiles à usiner, à la facilité de réalisation 30 d'usinages complexes pour obtenir les moyens d'attachement de la fraise au mandrin d'entraînement en rotation de la machine-outil. D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de la fraise selon l'invention sont les suivantes : - l'embout de coupe est réalisé en carbure ou en acier à outils rapide ; - l'embout de coupe et le support sont solidarisés l'un à l'autre par brasage ou par collage ; il est prévu sur l'une des parties distinctes des moyens de positionnement mâles adaptés à coopérer avec des moyens de 5 positionnement femelles prévus sur l'autre partie ; l'une des parties distinctes comporte un tenon adapté à s'ajuster dans un logement formé dans l'autre partie ; - une des parties distinctes comporte sur sa face de solidarisation avec l'autre partie au moins une nervure en saillie et l'autre partie comporte 10 en correspondance sur sa face de solidarisation au moins une rainure en creux accueillant ladite nervure ; et les moyens d'attachement du support comprennent une queue filetée. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à 15 titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique de côté en éclaté d'un premier mode de réalisation de la fraise selon l'invention; 20 - la figure 2A est une vue schématique de côté en éclaté d'un deuxième mode de réalisation de la fraise selon l'invention ; - la figure 2B est une vue schématique de la face de solidarisation de l'embout de coupe de la fraise de la figure 2A ; et - la figure 2C est une vue selon la flèche F de la figure 2A. 25 Sur les figures 1, 2A, 2B et 2C on a représenté une fraise 100 d'axe X, particulièrement adaptée à couper ou usiner des matériaux très durs comme l'inconel ou un autre alliage du même type. Une telle fraise 100 est avantageusement utilisée pour réaliser un chanfrein sur les rivetages des ailes d'avion. Elle présente alors un diamètre externe compris entre 10 et 40 mm. 30 Selon une caractéristique essentielle de la fraise 100, elle comprend deux parties distinctes 110,120 solidarisées l'une à l'autre, à savoir, un embout de coupe 120 monobloc pourvu d'une pluralité d'arêtes de coupe 123 et un support 110 réalisé en acier de base pourvu de moyens d'attachement 112,113 à des moyens d'entraînement en rotation d'une machine-outil (non représentée). Le support 110 comprend un corps 111 massif, globalement cylindrique de révolution autour de l'axe X de la fraise 100. Le diamètre externe du corps 111 du support 110 correspond au diamètre externe de la fraise 100. Le corps 111 est ici prolongé à l'arrière par une queue 112 munie d'un 5 filetage 113 qui forme lesdits moyens d'attachement du support 110. La queue filetée 112,113, qui présente un diamètre inférieur à celui du corps 111, s'étend selon l'axe X à partir du centre de la face arrière du corps 111 du support 110. Selon les modes de réalisation représentés sur les figures, le corps 111 10 porte au centre de sa face avant 114, qui constitue la face de solidarisation du support 110 avec l'embout de coupe 120, des moyens de positionnement mâles, ici un tenon 115, adaptés à coopérer avec des moyens de positionnement femelles prévus sur l'embout de coupe 120, ici un logement 125 dans lequel le tenon 115 vient s'ajuster. 15 Le tenon 115 est centré sur l'axe X de la fraise 100. Bien entendu, en variante, on pourrait prévoir d'autres moyens d'attachement du support 110, comme, par exemple, un logement taraudé dans lequel viendrait se visser l'extrémité filetée d'un mandrin d'entraînement en rotation. 20 Le support 110 est ici réalisé d'une seule pièce dans un acier de base choisi parmi les aciers alliés ou non alliés tels que définis dans la norme ISO 4948-1. Selon l'invention, le support 110 peut être réalisé dans un acier bas de gamme, même en fer, car il ne participe pas à la coupe. 25 Par exemple, le support 110 peut être réalisé dans les aciers suivants : 40 CMD 8 et 30 CND 8. L'embout de coupe 120 comporte un corps 121 massif, cylindrique de révolution autour de l'axe X dont le diamètre correspond également au diamètre de la fraise 100. 30 Le corps 121 comporte à l'avant un nez 122 pourvu des arêtes de coupe 123. Il comporte à l'arrière une face de solidarisation 124 avec le support 110 pourvue de moyens de positionnement adaptés à coopérer avec les moyens de positionnement complémentaires du support 110. Ici, la face de solidarisation 124 de l'embout de coupe 120 comporte en son centre un logement 125 en creux centré sur l'axe X dans lequel est destiné à s'ajuster le tenon 115 qui fait saillie de la face de solidarisation 114 du support 110. L'engagement du tenon 115 dans le logement 125 facilite le bon positionnement relatif du support 110 et de l'embout de coupe 120 de sorte que les faces externes du support et de l'embout de coupe assemblés se placent dans le prolongement l'une de l'autre pour former la face externe de la fraise 100 et que le nez 122 de l'embout de coupe 120 se centre sur l'axe X de la fraise 100. Préférentiellement, l'embout de coupe 120 est réalisé d'une seule pièce en carbure. Le carbure est un matériau à performances élevées pour l'usinage des matériaux très durs comme l'inconel ou d'autres alliages du même type. Parmi les carbures utilisés, on peut citer le carbure H 10 F fourni par la Société SANDWICK. En variante, on peut prévoir de réaliser l'embout de coupe 120 monobloc en acier à outils rapide. Les aciers à outils sont définis notamment au chapitre 3 de la norme EN ISO 4957 de décembre 1999. Selon cette norme, les aciers à outils sont des aciers spéciaux qui conviennent au travail ou à la transformation des matériaux, à la manutention et au mesurage des pièces à façonner, et qui doivent pour cela présenter une dureté élevée et être résistants à l'usure et/ou tenaces. L'acier à outils rapide présente également de hautes performances recherchées pour la réalisation des parties actives de coupe d'outils industriels. C'est en particulier un acier fortement allié en tungstène, en cobalt, en molybdène et en vanadium. Par exemple un acier à outils rapide peut comprendre une part en masse de l'ensemble des trois éléments que sont le tungstène, le cobalt et le molybdène, supérieure à 5%. Le carbure ou l'acier à outils rapide qui constitue l'embout de coupe 120 peut être obtenu traditionnellement par coulage ou encore par frittage (méthode de la métallurgie des poudres). Avantageusement lorsqu'un de ces matériaux est obtenu à partir de poudres frittées, il présente une structure plus fine et donc une plus grande résistance à très haute température. Préférentiellement, comme le montrent les figures 1 et 2A, l'embout de coupe 120 et le support 110 sont solidarisés l'un à l'autre par brasage. Sur les figures, on a représenté la pastille de brasure 130 placée entre les faces de solidarisation 124,114 de l'embout de coupe 120 et du support 110. Cette pastille de brasure 130 est percée en son centre pour laisser passer les moyens de positionnement 115,125 du support 110 et de l'embout de coupe 120. Bien entendu en variante, on pourrait prévoir de solidariser l'embout de coupe et le support par collage de leur face de solidarisation. Lorsque la fraise 100 est destinée à être soumise à un couple d'entraînement important, la solidarisation par brasage du support 110 et de l'embout de coupe 120 est renforcée par la coopération mécanique d'une nervure 126 avec une rainure 116. En effet, selon le mode de réalisation de la fraise 100 représenté sur les figures 2A à 2C, l'embout de coupe 120 comporte sur sa face de solidarisation 124 avec le support 110 au moins une nervure 126 en saillie et le support 110 comporte en correspondance sur sa face de solidarisation 114 au moins une rainure 116 en creux accueillant ladite nervure 126 (voir figures). Ici, comme le montre la figure 2B, la nervure 126 décrit un rectangle qui s'étend selon un axe Y perpendiculaire à l'axe X de part et d'autre du logement 125. La rainure 116 s'étend sur un diamètre de la surface de solidarisation 114 du support 110 en traversant le tenon 115 (voir figure 2C). Pour fabriquer la fraise 100, on fabrique séparément le support 110 et l'embout de coupe 120. On usine le support 110 en acier de base pour réaliser les moyens d'attachement 112,113, les moyens de positionnement relatifs 115 ainsi qu'éventuellement les moyens de solidarisation mécanique pour les forts couples d'entraînement (ici la rainure 116). Ces opérations d'usinage sont réalisées aisément du fait que l'acier de base est un matériau plus facile à travailler que les matériaux plus nobles et plus durs comme le carbure ou l'acier à outils rapide utilisés pour l'opération de coupe. En particulier l'utilisation d'un acier de base permet de réaliser toutes sortes de moyens d'attachement et des filetages complexes sur des petites dimensions. On usine également l'embout de coupe 120 pour réaliser les moyens de positionnement relatifs 125 ainsi qu'éventuellement les moyens de solidarisation mécanique pour les forts couples d'entraînement (ici la nervure 126). Éventuellement, on traite thermiquement le support 110 en acier. On positionne et l'on brase l'embout de coupe 120 sur le support 110. Puis on réalise les opérations de taillage du nez 122 de l'embout de coupe 120 pour former les arêtes de coupe 123 et l'on réalise les traitements de surface éventuels du nez de l'embout de coupe. L'embout de coupe 120 réalisé dans un matériau noble, préférentiellement le carbure ou l'acier à outils rapide, présente des performances accrues pour usiner des matériaux très durs. Avantageusement le coût de fabrication de la fraise 100 est abaissé par rapport au coût de fabrication d'une fraise de l'état de la technique car l'utilisation du carbure ou de l'acier à outil rapide (matériau onéreux) est optimisé et limité à l'embout de coupe monobloc. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1. Fraise (100) comprenant deux parties distinctes solidarisées l'une à l'autre, à savoir, un embout de coupe (120) monobloc pourvu d'une pluralité d'arêtes de coupe (123) et un support (110) réalisé en acier de base pourvu de moyens d'attachement (112,113) à des moyens d'entraînement en rotation d'une machine-outil. 2. Fraise (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'embout de coupe (120) est réalisé en carbure. 3. Fraise (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'embout 10 de coupe (120) est réalisé en acier à outils rapide. 4. Fraise (100) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'embout de coupe (120) et le support (110) sont solidarisés l'un à l'autre par brasage. 5. Fraise (100) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce 15 que l'embout de coupe (120) et le support (110) sont solidarisés l'un à l'autre par collage. 6. Fraise (100) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'il est prévu sur l'une (110) des parties distinctes des moyens de positionnement mâles (115) adaptés à coopérer avec des moyens de positionnement femelles 20 (125) prévus sur l'autre partie. 7. Fraise (100) selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'une (110) des parties distinctes comporte un tenon (115) adapté à s'ajuster dans un logement (125) formé dans l'autre partie (120). 8. Fraise (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée 25 en ce qu'une (120) des parties distinctes comporte sur sa face de solidarisation (124) avec l'autre partie au moins une nervure (126) en saillie et l'autre partie (110) comporte en correspondance sur sa face de solidarisation (114) au moins une rainure (116) en creux accueillant ladite nervure (126). 9. Fraise (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée 30 en ce que les moyens d'attachement du support (110) comprennent une queue filetée (112,113).