Brevet FR2935914A1 — publié le 20100319

OUTIL DE COUPE PLAT ET PORTE-OUTIL ASSOCIE La présente invention concerne un outil de coupe, tournant ou fixe, destiné à l'usinage d'éléments réalisés en matière dure et/ou abrasive, lequel outil est constitué d'au moins une partie active présentant des propriétés de dureté et/ou d'abrasion supérieures à celles de la matière à usiner, et d'une partie passive destinée à coopérer avec un porte-outil comportant une pince. Il est connu à ce jour de réaliser des outils permettant ce type d'usinage, constitués par un corps cylindrique en carbure ou en acier, ou autre matériau, à l'extrémité duquel sont prévues des réservations dans lesquelles sont rapportées des plaquettes hautement abrasives. Ces plaquettes sont fixées par l'intermédiaire d'une brasure, par une vis la traversant et se vissant dans le corps de l'outil, ou encore par des pattes de maintien, etc. Une fois fixée, la plaquette sera affutée selon les besoins pour la rendre coupante. De telles opérations pour obtenir un outil de coupe à haut pouvoir d'abrasion rendent celui-ci d'un coût élevé. Ce type d'outil bien connu est destiné à être mis en place entre les mors d'une pince ou mandrin, définissant au centre un alésage sur toute la hauteur. L'outil est ensuite immobilisé à l'aide d'un écrou de serrage ou de vis latérales, par exemple. Une telle réalisation est complexe, onéreuse, et présente l'inconvénient d'être d'une fabrication imprécise. En effet, les réservations réalisées sur le corps de l'outil sont sources de défaut, par exemple lorsque l'on brase les plaquettes abrasives, car on ne maîtrise pas l'épaisseur de la brasure. Il y a donc un problème de positionnement de la matière coupante qui n'est pas dans l'axe de l'outil, ce qui crée un outil de mauvaise qualité. De plus, les petits outils sont difficilement réalisables car il n'y a pas de place pour y mettre une ou plusieurs vis, une ou plusieurs brides et dans le cas de la brasure, celle-ci ne sera pas assez précise. Le but recherché par la présente invention est donc de créer un outil de coupe tournant ou fixe, d'une grande précision, qui sera destiné à l'usinage, le fraisage en plan, le surfaçage, le perçage, la gravure, etc., et ceci à partir de matériaux déjà existants et servant précisément à réaliser les plaquettes rapportées précitées, et qui sont constituées par des agglomérés de polycristallin diamant (PCD), ou encore en nitrure de bord cubique (PCBN), ou aussi en carbure de tungstène (CW). A cet effet, l'invention concerne un outil de coupe, tournant ou fixe, destiné à l'usinage d'éléments réalisés en matière dure et/ou abrasive, constitué d'au moins une partie active présentant des propriétés de dureté et/ou d'abrasion supérieures à celles de la matière à usiner, et d'une partie passive destinée à coopérer avec un porte-outil comportant une pince, caractérisé en ce que la partie active et la partie passive dudit outil sont formées par une plaquette monobloc définissant les deux parties, obtenue directement à partir d'un flan d'épaisseur constante prédéterminée et de dureté correspondant à celle de la partie active, de manière à obtenir un outil plat, et en ce que sa partie passive est longiligne et de section constante, globalement quadrangulaire, destinée à coopérer avec un logement de section correspondante de la pince, dans lequel logement se monte directement l'outil plat monobloc ainsi formé, pour fixation par serrage dans la pince. Ainsi, grâce à la précision du ou des logements de section correspondant à celle de l'outil-plaquette, pouvant être rectangulaire, trapézoïdale, carrée, et son positionnement dans la pince, il est possible d'y emboîter facilement l'outil plat, la partie coupante étant positionnée de manière précise, par exemple au centre ou dans l'axe transversal, ou autre. Ainsi, et selon l'avantage majeur de l'invention, le corps intermédiaire cylindrique de l'outil, en carbure ou en acier selon l'art antérieur, est supprimé pour faire place à un outil monobloc non cylindrique obtenu directement par découpe dans un flan d'un aggloméré du type précité, donc plat. L'invention trouvera son application dans l'industrie pour l'usinage de matières très abrasives telles que l'aluminium, le titane, le carbone sous ses différentes formes, le plastique chargé de verre, la bakélite, l'or, le bois (médium), etc. Enfin, il faut citer le fait qu'il y avait une réelle difficulté de passer de la technologie actuelle basée sur l'utilisation d'un outil cylindrique à queue également cylindrique, sur lequel on rapporte une plaquette abrasive, à la technologie selon l'invention en réalisant un outil plat et monobloc sans pièce rapportée. Il s'agit bien là d'un préjugé vaincu témoignant d'une réelle activité inventive. L'invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre, et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniques possibles. Cette description donnée à titre d'exemple non limitatif, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 représente une vue en perspective éclatée d'un porte-outil et de son outil-plaquette associé. La figure 2 représente en perspective l'ensemble porte-outil et outil-plaquette après montage. La figure 3 représente une vue en plan selon la figure 2. La figure 4 représente une vue de dessus selon la figure 2. La figure 5 représente une vue en coupe selon la ligne VV de la figure 4. La figure 6 représente, à échelle agrandie, une pince de porte-outil, en perspective, selon la réalisation des figures 1 à 5. La figure 7 est une vue de dessus selon la figure 6. Les figures 8 et 9 sont des vues latérales selon les deux axes perpendiculaires de la figure 7. La figure 10 est une vue en perspective selon la figure 6, après montage d'un outil-plaquette. Les figures 11 et 12 représentent une pince de porte-outil, respectivement en perspective et en vue de dessus, selon un premier mode de réalisation. Les figures 13 et 14 représentent une pince de porte-outil, respectivement en perspective et en vue de dessus, selon un second mode de réalisation. Les figures 15 et 16 représentent une pince de porte-outil, respectivement en perspective et en vue de dessus, selon un troisième mode de réalisation. Les figures 17 et 18 représentent une pince de porte-outil, respectivement en perspective et en vue de dessus, selon un quatrième mode de réalisation. Les figures 19 et 20 représentent une pince de porte-outil, respectivement en perspective et en vue de dessus, selon un cinquième mode de réalisation. Les figures 21 et 22 représentent une pince de porte-outil, respectivement en perspective et en vue de dessus, selon un sixième mode de réalisation. Les figures 23 et 24 représentent un outil, respectivement vu en plan et en bout, selon les figures 11 et 12. Les figures 25 et 26 représentent un outil, respectivement vu en plan et en bout, selon les figures 13 - 14 et 15 - 16. Les figures 27 et 28 représentent un outil, respectivement vu en plan et en bout, selon les figures 17 et 18. Les figures 29 et 30 représentent un outil, respectivement vu en plan et en bout, selon les figures 19 et 20. Les figures 31 et 32 représentent un outil, respectivement vu en plan et en bout, selon les figures 21 et 22. L'outil de coupe 1,1A,1B,1C,1D, qui peut être tournant ou fixe selon les applications, est destiné à l'usinage d'éléments réalisés en matière dure et/ou abrasive, constitué d'au moins une partie active présentant des propriétés de dureté et/ou d'abrasion supérieures à celles de la matière à usiner, et d'une partie passive destinée à coopérer avec un porte-outil 2 comportant une pince 7. Selon une première caractéristique de l'invention, la partie active � PA � et la partie passive � PP � dudit outil sont formées par une plaquette monobloc définissant les deux parties, obtenue directement à partir d'un flan d'épaisseur constante prédéterminée et de dureté correspondant à celle de la partie active � PA �, de manière à obtenir un outil plat. Selon une deuxième caractéristique de l'invention, la partie passive � PP � de la même plaquette-outil est longiligne et de section constante, globalement quadrangulaire, destinée à coopérer avec un logement 3,3A,3B,3C,3D de section correspondante de la pince 7, dans lequel logement 3,3A,3B,3C,3D se monte directement l'outil plat monobloc 1,1A,1B,1C,1D ainsi formé, pour fixation par serrage dans la pince 7. Selon un premier exemple de réalisation, le matériau constitutif du flan à partir duquel il est réalisé est un polycristallin Diamant (PCD) aggloméré constitué de poudre de diamant et d'un liant cobalt, sur une base en carbure, l'ensemble étant compacté. Selon un second exemple de réalisation, le matériau constitutif du flan à partir duquel est réalisé l'outil est un nitrure de bord cubique (PCBN). Selon un troisième exemple de réalisation, le matériau constitutif du flan à partir duquel est réalisé l'outil est un carbure de tungstène monobloc (CW). Selon les différents modes de réalisation montrés sur l'ensemble des figures, à l'exception de celui représenté sur les figures 17, 18 et 27, 28, le flan à partir duquel est réalisé l'outil est constitué par deux strates 4,5, l'un neutre 4 constituant un support, l'autre 5 abrasif étant constitué par le PCD ou PCBN déposé sur une face du support, pour constituer un flan d'épaisseur voulue. Selon le mode de réalisation des figures 17, 18 et 27, 28, le flan à partir duquel est réalisé l'outil est constitué par trois strates 4.5.4, l'un 5 central constitué par le PCD ou PCBN, les deux autres 4 externes, situés de part et d'autre de la couche centrale 5 constituant des support en carbure, pour constituer un flan d'épaisseur voulue. Selon ce dernier cas particulier, s'agissant en fait d'un foret, sa partie coupante 5 se situe entre ses deux faces en carbure 4, selon un angle au sommet prédéterminé, le logement réalisé dans la pince (voir figure 18) dans lequel il se monte étant de section rectangulaire et réalisé symétriquement selon ses axes perpendiculaires XX',YY'. Selon une des caractéristiques de l'invention, l'outil-plaquette est obtenu directement à partir du flan, par découpe. En référence aux figures 11 et 12 selon le premier exemple de réalisation de l'outil-plaquette 1, celui-ci est de section globalement quadrangulaire, avec des dépouilles � d �. Le logement correspondant 3, comportant les mêmes dépouilles, est réalisé symétriquement ou non à l'un des axes XX' d'une pince de serrage 7 du porte-outil 2. Le même logement 3 est situé d'un côté de l'autre axe YY' de la même pince 7. Selon le deuxième mode de réalisation des figures 13 et 14, faisant intervenir l'outil-plaquette 1A, ceux-ci sont au nombre de deux disposés de part et d'autre d'un axe central de la pince 7A. Toujours selon ce mode de réalisation, les outils- plaquettes 1A sont en biseau à leur extrémité active et se logent, comme précédemment, dans des logements quadrangulaires comportant des dépouilles � d �, mais réalisées de part et d'autre de l'axe XX', et au-dessus et en-dessous de l'axe YY'. Un trou central 8 est prévu également dans la pince 7A, de manière à insérer un élément de guidage cylindrique 9. Des trous de lubrification 10 sont prévus de manière à amener un lubrifiant en cours d'usinage. Le deuxième mode de réalisation représenté sur les figures 15 et 16 diffère essentiellement en ce que des ailettes de renfort 11 sont prévues à proximité des outils-plaquettes 1A. Selon un troisième mode de réalisation, et comme déjà évoqué ci-dessus, les figures 17 et 18 mettant en oeuvre l'outil-plaquette 1B, en fait un foret plat, présente un logement 3B parfaitement centré selon les axes XX' et YY' de la pince 7B. Selon la quatrième variante de réalisation, représentée sur les figures 19 et 20 mettant en oeuvre l'outil-plaquette 1C, celui-ci présente une extrémité plate et se monte dans un logement 3C de la pince 7C, de manière asymétrique par rapport à l'axe XX', et d'un côté de l'axe YY'. Selon un cinquième mode de réalisation, représenté sur les figures 21 et 22 mettant en oeuvre un outil-plaquette 1D dans un logement 3D de la pince 7D, ledit logement étant centré selon l'axe XX' et situé d'un côté de l'axe YY'. Bien entendu, tout autre mode de réalisation différent de l'outil-plaquette ainsi que de son logement correspondant, tant dans sa section que dans son positionnement, fait partie de la présente invention. La partie coupante � c � des plaquettes-outils, en ce qui concerne le foret, doit être bien entendu au centre et au bout du foret. Mais il peut être à l'axe pour les fraises ou pour tout autre logement positionné à la demande sur la pince. L'outil-plaquette ainsi maintenu dans la pince servira pour l'usinage, le fraisage enroulant, le surfaçage, le perçage, la gravure, notamment en ce qui concerne l'outil 1D représenté sur les figures 21 - 22 et 31 - 32. Il est à noter également que si les axes longitudinaux des outils-plaquettes représentés dans tous les exemples de réalisation précités sont perpendiculaires à la face frontale des pinces 7, lesdits axes pourront également être inclinés, et donc non plus perpendiculaires à la même face. Egalement, toujours selon les mêmes exemples représentés, si le nombre d'outil-plaquette se limite à deux, il est certain qu'il pourrait y en avoir davantage selon l'application. Le porte-outil 2 pour la mise en oeuvre d'un outil de coupe 1,1A,1B,1C,1D qui vient d'être décrit, se compose, comme on peut le voir sur les figures 1 à 5, de . un corps cylindrique creux 12 à l'intérieur duquel est disposée une butée longitudinale 13 destinée au positionnement axial réglable en profondeur de l'outil 1,1A,1B,1C,1D, une pince 7 comportant des mors à effet de serrage conique, par l'intermédiaire d' une bague de serrage 14 exerçant une action sur les mors, et conséquemment sur l'outil 1 une fois en place dans un logement 3,3A,3B,3C,3D de section correspondante, positionné entre les mors de la 25 pince 7. Ainsi les outils-plaquettes 1 pourront être réglables pour ajuster la partie dépassant de la pince 7, à l'aide d'une ou plusieurs vis qui, en se vissant, 30 feront monter la ou les butées de forme plate proche de la forme de la partie passive � PP � de l'outil-plaquette. 20 Ainsi les outils-plaquettes pourront coulisser dans leur logement, ce qui permettra de les régler à l'aide d'une butée spéciale, à la hauteur voulue, hors de la pince 7. Les pinces 7 seront adaptées pour chaque outil-plaquette 1 (logement 3, fentes de la pince, butée-poussoir 13, support arrière). Les pinces 7 pourront également comporter un renfort derrière la partie dépassante de l'outil-plaquette ; il maintiendra et soutiendra l'outil-plaquette pendant le travail. A propos de la butée de réglage 13, sa partie poussoir rentre dans la pince 7, d'où la nécessité d'une forme plate plus petite que l'emplacement de l'outil-plaquette, avec des jeux de fonctionnement. Il faut que la partie poussoir de la butée pénètre dans la pince pour avoir une zone passive la plus petite possible et diminuer le coût de l'outil. La partie poussoir des butées pourra être interchangeable, c'est-à-dire qu'elle peut être plus ou moins longue et plus ou moins large. Elle est maintenue par exemple par une goupille. Le réglage fin se fera par des vis qui sont sur le corps cylindrique qui porte la pince 7. Dans certains cas, le corps 12 et la pince 7 peuvent être faits d'une seule pièce, et les vis de réglage positionnées à l'arrière du porte-outil. Enfin, à propos des orifices de lubrification 10 s'effectuant à travers la pince 7, ceux-ci seront orientés pour correspondre à l'orientation la plus efficace pour la lubrification.5 REVENDICATIONS1. Outil de coupe (1,1A,1B,1C,1D), tournant ou fixe, destiné à l'usinage d'éléments réalisés en matière dure et/ou abrasive, constitué d'au moins une partie active présentant des propriétés de dureté et/ou d'abrasion supérieures à celles de la matière à usiner, et d'une partie passive destinée à coopérer avec un porte-outil (2) comportant une pince(7), caractérisé en ce que la partie active (PA) et la partie passive (PP) dudit outil sont formées par une plaquette monobloc définissant les deux parties, obtenue directement à partir d'un flan d'épaisseur constante prédéterminée et de dureté correspondant à celle de la partie active (PA), de manière à obtenir un outil plat, et en ce que sa partie passive (PP) est longiligne et de section constante, globalement quadrangulaire, destinée à coopérer avec un logement (3,3A,3B,3C,3D) de section correspondante de la pince (7), dans lequel logement (3,3A,3B,3C,3D) se monte directement l'outil plat monobloc (1,1A,1B,1C,1D) ainsi formé, pour fixation par serrage dans la pince (7). 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau constitutif du flan à partir duquel il est réalisé est un polycristallin Diamant (PCD) aggloméré constitué de poudre de diamant et d'un liant cobalt, sur une base en carbure, l'ensemble étant compacté. 3. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau constitutif du flan à partir duquel il est réalisé est un nitrure de bord cubique (PCBN). 4. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau constitutif du flan à partir duquel il est réalisé est un carbure de tungstène monobloc (CW). 5. Outil selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que le flan à partir duquel il est réalisé est constitué d'au moins deux strates (4,5), l'un neutre (4) constituant un support, l'autre (5) abrasif étant constitué par le PCD ou PCBN déposé sur une face du support, pour constituer un flan d'épaisseur voulue. 6. Outil selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que le flan à partir duquel il est réalisé est constitué par trois strates (4.5.4), l'un (4) central constitué par le PCD ou PCBN, les deux autres (5) externes, situés de part et d'autre de la couche centrale (4) constituant des support en carbure, pour constituer un flan d'épaisseur voulue. 7. Outil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est obtenu directement à partir du flan, par découpe. 8. Porte-outil (2) pour la mise en oeuvre d'un outil de coupe (1,1A,1B,1C,1D) selon l'une desrevendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il se compose de : un corps cylindrique creux (12) à l'intérieur duquel est disposée une butée longitudinale (13) destinée au positionnement axial réglable en profondeur de l'outil (1,1A,1B,1C,1D), une pince (7) comportant des mors à effet de serrage conique, par l'intermédiaire d' une bague de serrage (14) exerçant une action sur les mors, et conséquemment sur l'outil (1) une fois en place dans un logement (3,3A,3B,3C,3D) de section correspondante, positionné entre les mors de la 15 pince (7). 10