Brevet FR2904941A1 — publié le 20080222

Outil tournant pour mandrin à mors et procédé d'usinage de l'outil La présente invention concerne une amélioration considérable pour le serrage des outils tournants : forets, alésoirs, fraises, etc., dans les mandrins, en particulier à trois mors, des machines-outils ou des outils à main portatifs tels que : perceuses, fraiseuses, etc., outils de chirurgie ou de dentisterie, etc. On entend par outils tournants au sens de l'invention les outils comportant une queue d'entraînement prévue pour être serrée dans un mandrin rotatif à mors d'une machine-outil ou d'un outil à main, et une partie active io propre à travailler en rotation. La présente invention porte sur des outils tournants du type défini ci-avant ainsi que sur un procédé d'obtention et de réalisation de tels outils. Jusqu'à présent, les outils tournants pour l'usinage des métaux, du bois, des plastiques, etc., ont une queue d'entraînement cylindrique qui est 15 serrée dans un mandrin à trois mors. Le serrage est alors effectué selon trois génératrices du cylindre de section droite circulaire qui constitue la queue de l'outil tournant. II est courant, et encore plus avec les mandrins à serrage automatique sans clef de serrage, que le mandrin se mette à tourner et à 20 patiner sur la queue de l'outil tournant lorsque l'effort sur l'outil augmente. Cette situation désagréable se produit fréquemment avec les perceuses munies d'un foret et perçant un métal mince, ou au débouché d'un perçage dans un métal plus épais. En effet, lorsque l'extrémité du foret débouche, celui-ci coupe par ses 25 lèvres et l'effort résistant augmente considérablement. Il est alors fréquent que le mandrin patine sur l'outil tournant qui n'est plus entraîné. Pour éviter cet inconvénient, particulièrement sur les machines-outils d'atelier, on utilise pour les gros forets des emboîtements à cône morse et pour les outils de petites dimensions un serrage par pince qui assure un serrage sur 30 trois, ou plus, arcs de cercle mais ce mode de serrage nécessite une gamme complète de pinces suivant les diamètres, ce qui est onéreux et encombrant. Le problème à résoudre est d'améliorer de manière simple et économique, le maintien des queues d'entraînement de forets ou autres outils utilisés dans les perceuses ou machines semblables manuelles, dans 35 lesquelles la queue d'entraînement est serrée par un mandrin à plusieurs mors, généralement trois. De manière à permettre de pallier l'ensemble de ces inconvénients, les queues d'outils tournants selon l'invention comportent une forme 2904941 2 particulière, simple et économique à fabriquer, pour que l'outil tournant soit bloqué en rotation et d'une manière positive dans le mandrin d'entraînement. Un outil tournant, objet de l'invention, se caractérise en ce que la queue d'entraînement est sensiblement prismatique avec une section droite 5 ayant la forme globale d'un polygone régulier dont le nombre de côtés est égal au, ou un multiple du, nombre de mors du mandrin de serrage pour permettre un blocage positif de l'outil dans le mandrin. De préférence, la section droite de la queue d'entraînement d'un outil selon l'invention a la forme d'un triangle équilatéral à côtés curvilignes io convexes vers l'extérieur et à sommets arrondis, pour un mandrin à trois mors. La solution proposée par l'invention dans le cadre d'un mandrin à trois mors consiste à prévoir une tige à section triangulaire équilatérale. Avantageusement, l'outil selon l'invention comporte sur la queue d'entraînement un marquage propre à indiquer la limite d'engagement de l'outil 15 tournant dans le mandrin. Préférentiellement, l'outil comporte sur la queue d'entraînement au moins un repère pour indiquer le bon positionnement des côtés de la section droite relativement aux mors de serrage. Généralement, l'outil sera choisi parmi les forets, les alésoirs et/ou 20 les fraises. L'outil selon l'invention pourra être prévu pour une machine-outil choisie parmi les perceuses, les fraiseusesä les outils de dentisterie et les outils de chirurgie. En variante, l'outil selon l'invention est prévu pour un outil à main 25 choisi parmi les tournevis ou clés. Dans un mode préférentiel de réalisation de l'outil, la queue d'entraînement et la partie active sont d'une seule pièce. En variante, dans un autre mode de réalisation, la queue d'entraînement est rapportée sur la partie active. 30 De manière générale, pour empêcher un outil de tourner, par exemple dans les trois mors de serrage usuels, il faudrait usiner la partie serrée de la queue de l'outil en triangle équilatéral centré sur l'outil, ce qui nécessiterait un usinage de précision et complexe, donc onéreux. Un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé 35 simple pour usiner la queue de l'outil tournant sensiblement en forme de prisme de section essentiellement triangulaire. Un procédé pour usiner la queue d'un outil suivant une forme sensiblement prismatique avec une section droite ayant la forme globale d'un 2904941 3 polygone régulier est caractérisé en ce qu'on met en oeuvre une rectifieuse sans centre (centerless) dont le réglage est modifié pour produire une pièce de section droite non circulaire. En variante, dans le cadre d'un outil tel que fraises, brosses, etc., 5 la queue d'entraînement peut être obtenue par étirage à froid en barre de longueur désirée, puis usinée et coupée à la longueur voulue. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci après en référence aux dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 représente une vue de côté d'un foret, en tant qu'outil ro selon l'invention, - La figure 2 représente, à échelle agrandie, une section droite de la queue de l'outil, selon la ligne II-II de Fig. 1 - La figure 3 est une vue schématique en coupe d'une queue d'un outil selon l'invention dans un organe de contrôle après usinage. 15 - La figure 4 représente, en perspective schématique, une meule portant une queue rapportée selon l'invention, et - la figure 5 illustre schématiquement la mise en place de la queue de l'outil pour usinage centerless de manière à obtenir la forme selon l'invention. 20 Dans la pratique industrielle, les queues 1 des outils tournants 2 (fraises, forets ou autres...) sont généralement usinées en cylindre de révolution. Une amélioration apportée par la présente invention consiste à usiner les queues 1 des outils tournants 2 en un tronc ayant une section droite 25 en forme de triangle équilatéral curviligne, E (Fig. 1) ou plus généralement de polygone régulier. La suite de la description est adaptée au cas d'un mandrin trois mors et donc d'un outil selon l'invention à queue triangulaire. Comme visible sur la figure 2, la section droite E d'une queue 30 d'entraînement selon l'invention comporte trois côtés égaux el, e2, e3, curvilignes convexes vers l'extérieur, et trois sommets arrondis si, s2, s3, identiques. Le rayon de courbure des côtés el, e2, e3, est supérieur à celui des sommets si, s2, s3. D'une manière générale la section droite de la queue peut être 35 formée par un polygone régulier P, en particulier à côtés curvilignes convexes vers l'extérieur, dont le nombre de côtés est égal au, ou est un multiple du, nombre de mors du mandrin de serrage. L'usinage peut être réalisé avec une rectifieuse centerless qui, 2904941 4 normalement est prévue pour produire des cylindres de révolution. En modifiant le réglage de cette machine-outil disponible, on peut obtenir la forme souhaitée pour la section transversale d'une queue d'entraînement selon l'invention, sans investissement supplémentaire. 5 Lors du montage de l'outil décrit ci-dessus dans les mors du mandrin de serrage, il suffit de veiller à ce que les trois mors soient bien positionnés pour serrer les côtés curvilignes du triangle correspondant. Pour faciliter le bon positionnement de l'outil tournant, objet de l'invention, par rapport aux trois mors du mandrin de serrage, il peut être gravé io ou imprimé sur la queue 1 de l'outil tournant 2 un cercle 3 ou tout autre marquage adapté pour indiquer la limite d'engagement de l'outil tournant 2 dans le mandrin et/ou un à trois repères 3a indiquant le bon positionnement des côtés du triangle curviligne par rapport aux trois mors du mandrin de serrage. Les caractéristiques principales du triangle équilatéral curviligne sont 15 des distances di, d2, d3 égales entre plans tangents parallèles mais, à l'encontre du cercle, les rayons issus du centre ne sont pas de longueur constante, à telle enseigne que le contrôle d'une pièce usinée en centerless ne peut pas être effectué avec un pied à coulisse, un palmer ou tout autre appareil de mesure serrant la pièce entre deux plans parallèles car tous les diamètres du triangle 20 curviligne sont égaux entre eux. Pour contrôler une pièce 1 issue de centerless, il faut la placer dans un V 4 à 90 (voir Figure 3), y appliquer un palpeur 5 perpendiculaire à l'axe du V 4, puis tourner la pièce dans le V 4: si la cote mesurée est constante, la section droite est un cercle ; 25 - si la cote mesurée varie, on est en présence d'un triangle curviligne. Etant donné que, dans tout triangle isocèle ou curviligne, la distance du centre du cercle circonscrit aux trois sommets est supérieure à la distance de ce centre aux trois côtés, le serrage sur ces côtés par un mandrin à trois 30 mors assure un blocage d'une manière positive en rotation dans les deux sens : vissage et dévissage. Les inscriptions marquées ou gravées sur les queues des outils en triangle curviligne ne seront plus effacées car il n'y a plus de rotation du mandrin sur l'outil bloqué. 35 Les forets et de nombreux outils ont des queues d'entraînement monobloc mais, pour de nombreux autres outils : fraises, brosses, etc., les queues d'entraînement peuvent être rapportées et sont généralement soudées, serties, rivetées, vissées, etc., sur la partie active de l'outil. 2904941 5 Dans ce cas, la tige d'entraînement de section droite en triangle curviligne peut être obtenue par étirage à froid en barre de longueur désirée, puis usinée et coupée à la longueur voulue, puis montée comme il est dit ci-dessus sur la partie active de l'outil. Pour les outils bon marché pour lesquels 5 un centrage précis de la tige support par rapport à l'outil n'est pas exigé, la tige de l'outil peut être un étiré triangulaire ou hexagonal, fixé sur l'outil. En règle générale, on considère que toute pièce issue de la technologie centerless qui ne présente pas une section droite circulaire doit être rejetée. Ici, au contraire, on utilise ce qui, habituellement est considéré comme io constituant un défaut d'alignement des centres des meules et de l'axe géométrique de la queue d'entraînement, pour obtenir l'effet et la réalisation désirés. Par usinage centerless entre deux meules circulaires (Fig.5), en maintenant la queue 1 avec son axe légèrement décalé par rapport à la droite is passant par les centres des deux meules 6, on peut réaliser une sorte de triangle équilatéral curviligne qui est tel que la distance entre deux parallèles tangentes aux cotés du triangle équilatéral est constante. Dans le cas de l'invention, on exploite cette caractéristique du défaut d'alignement, généralement considérée comme plutôt négative, pour fabriquer 20 la pièce recherchée, sans avoir besoin d'une machine d'usinage particulière nécessitant un investissement. 15 REVENDICATIONS 1. Outil tournant (2) comportant une queue (1) d'entraînement prévue pour être serrée dans un mandrin à mors d'une machine-outil ou d'un outil à main, et une partie active (A) propre à travailler en rotation, caractérisé en ce que la queue (1) d'entraînement est sensiblement prismatique avec une section droite ayant la forme globale d'un polygone régulier (P) dont le nombre de côtés est égal au, ou un multiple du, nombre de mors du mandrin de serrage pour permettre un blocage positif de l'outil dans le mandrin. i0 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section droite de la queue (1) d'entraînement a la forme d'un triangle équilatéral (E) à côtés curvilignes (el, e2, e3) convexes vers l'extérieur et à sommets arrondis (SI, s2, s3), pour un mandrin à trois mors. 3. Outil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte sur la queue (1) d'entraînement un marquage (3) propre à indiquer la limite d'engagement de l'outil (2) tournant dans le mandrin. 20 4. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte sur la queue (1) d'entraînement au moins un repère pour indiquer le bon positionnement des côtés de la section droite relativement aux mors de serrage. 25 5. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est choisi parmi les forets, les alésoirs et/ou les fraises. 6. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu pour une machine-outil choisie parmi les 30 perceuses, les fraiseuses, les outils de dentisteries et les outils de chirurgie. 7. Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu pou un outil à main choisi parmi les tournevis ou clés. 35 8. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la queue (1) d'entraînement et la partie active (A) sont d'une seule pièce. 2904941 7 9. Outil (2) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la queue (1) d'entraînement est rapportée sur la partie active (A). 5 10. Procédé pour usiner la queue (1) d'un outil (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre une rectifieuse sans centre (centerless) dont le réglage est modifié pour produire une pièce de section droite non circulaire. io 11. Procédé pour usiner la queue (1) d'un outil (2) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la queue d'entraînement (1), est obtenue par étirage à froid en barre de longueur désirée, puis usinée et coupée à la longueur voulue.