Brevet FR2940767A1 — publié le 20100709

Foret hélicoïdal à trous de lubrification La présente invention concerne un foret hélicoïdal à trous de lubrification. On connaît des outils de coupe pour le travail de matériaux tels que les métaux. Parmi ces outils de coupe, le foret hélicoïdal opère par la formation de copeaux, laquelle dépend largement de l'angle de coupe de l'outil. La Figure 1 montre un tel foret hélicoïdal de l'art antérieur. Ce foret 1 comprend typiquement une queue 2 de forme cylindrique prévue pour le positionnement et l'entraînement de ce foret, un corps possédant deux lèvres 3 de coupe hélicoïdales, diamétralement opposées par rapport à l'axe central 4 du foret et séparées par des goujures 5, et une tête 6 comportant deux dents de coupe. Les goujures 5, ou rainures hélicoïdales, assurent l'évacuation des copeaux formés lors d'un perçage, en éloignant les copeaux de la zone de la tête du foret. Or, lors du perçage continu d'empilages épais, de l'ordre de 30 à 70 mm, à grand rapport épaisseur e sur diamètre d de trou, tel que e/d = 5 à 8, on observe typiquement un bourrage des copeaux générés lors du perçage. Ce phénomène de bourrage entraîne non seulement un endommagement des parois du trou percé mais également une détérioration des lèvres de coupe du foret. On observe également la nécessité d'une forte augmentation de l'effort de poussée, ou du couple de travail, ce qui peut provoquer des ruptures prématurées de l'outil coupant. Une telle rupture prématurée nécessite non seulement l'interruption 25 plus ou moins longue du travail de perçage en cours pour le remplacement du foret mais peut également s'avérer critique si l'accès au trou en cours de perçage est étroit et difficile. Ces phénomènes de bourrage et de formation de copeaux longs et chauds difficilement fractionnables, sont encore plus sévères et nocifs lorsqu'il 5 s'agit de perçage d'empilage de matériaux dissimilaires présentant de fortes différences sur les propriétés thermiques et mécaniques. A titre purement illustratif, des empilages de tels matériaux dissimilaires sont des empilages métal-composite ou composite-métal. Actuellement, le perçage de ces types d'empilages est réalisé avec des 10 forets du type 3/4, lesquels présentent une seule goujure droite et une lubrification de type brouillard au centre de l'outil avec une sortie du brouillard débouchant dans la goujure droite. Cette géométrie de foret et ce type de lubrification permettent de minimiser les risques de bourrage copeaux. 15 Toutefois, pour former des trous débouchants, on préfère mettre en oeuvre des forets à goujure hélicoïdale. L'objectif de la présente invention est donc de proposer un foret hélicoïdal à trous de lubrification, simple dans sa conception et dans son mode opératoire, permettant une meilleure évacuation des copeaux et une 20 diminution des calories dissipées aux substrats et aux copeaux, soit globalement un allongement de la durée de vie de l'outil coupant et une meilleure qualité des trous. Un autre objet de la présente invention est un foret hélicoïdal permettant de réaliser des perçages dans des matériaux ou empilages de 25 matériaux présentant des propriétés métallurgiques très diverses, tout en réduisant les efforts de poussée et de torsion. On évite ainsi avantageusement de provoquer un décollement entre les couches à l'entrée et/ou à la sortie du trou dans des matériaux composites ainsi qu'un éclatement des fibres composites. 30 A cet effet, l'invention concerne un foret hélicoïdal comprenant successivement une queue d'entraînement de ce foret, un corps principal comportant au moins deux éléments coupants hélicoïdaux séparés par des rainures hélicoïdales et une pointe comportant au moins deux arêtes coupantes. Selon l'invention, sur une portion de ce corps principal, dite portion reprise, les éléments coupants hélicoïdaux ont une épaisseur de dent e2 inférieure à l'épaisseur de dent et des mêmes éléments coupants hélicoïdaux dans le reste dudit corps principal afin d'augmenter le volume des rainures 5 hélicoïdales dans cette portion reprise. Ce foret peut avantageusement être mis en oeuvre pour toute condition de lubrification voire de perçage à sec. A titre purement illustratif, ce foret peut avoir un diamètre allant de 2 à 20 mm pour une longueur totale allant jusqu'à 300 mm. 10 L'angle de pointe peut varier typiquement entre 90° pour le travail de matériaux doux à 135°, voire 140° pour des matériaux difficiles à usiner comme les aciers inoxydables. Dans différents modes de réalisation particuliers de ce foret, chacun ayant ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses 15 combinaisons techniques possibles: - la portion reprise est placée en fin ou sensiblement en fin de longueur de pénétration dudit corps principal, On entend par "sensiblement en fin de longueur de pénétration" que la portion reprise est placée en fin de longueur de pénétration à +1-10% prés. 20 On entend par "longueur de pénétration", la portion du corps principal du foret hélicoïdal destinée à dépasser de l'autre côté de la pièce à usiner après perçage de part en part de cette pièce par le foret. - la différence entre l'épaisseur de dent e, dans le reste dudit corps principal et l'épaisseur de dent e2 dans ladite portion reprise est au 25 moins de 10%, et encore mieux au moins de 20%, - cette portion reprise a une longueur au moins égale à la moitié de la longueur des rainures hélicoïdales du foret à l'état neuf, Cette longueur des rainures hélicoïdales du foret à l'état neuf est égale à la longueur de l'ensemble formé par la pointe et le corps principal. 30 - le foret comprend deux trous de lubrification débouchant au niveau de la pointe, ces trous de lubrification étant hélicoïdaux, ces trous de lubrification ont un diamètre au moins égal à entre 0,1 et 0,15 fois le diamètre D du corps principal, l'extrémité de chaque trou de lubrification placée dans la queue 35 du foret comporte une portion évasée débouchant, l'extrémité de cette portion évasée ayant un diamètre d'au moins deux fois le diamètre de la portion de ce trou de lubrification placée dans le corps principal, De préférence, cette portion évasée est un tronc de cône inversé. - le foret comprend de plus au moins une rainure pour le passage 5 d'un élément de liaison d'une sonde reçue dans un logement placé dans la pointe, - le foret est un foret en carbure monobloc éventuellement recouvert d'un revêtement diamant afin d'améliorer la durée de vie. L'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins 10 annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un foret hélicoïdal de l'art antérieur, - la figure 2 représente schématiquement un foret hélicoïdal selon un mode de réalisation particulier de l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe selon l'axe A-A du foret hélicoïdal de 15 la Figure 1 montrant l'épaisseur des dents dans le corps principal hors de la portion reprise; - la figure 4 est une vue en coupe selon l'axe B-B du foret hélicoïdal de la Figure 1 montrant l'épaisseur des dents dans la portion reprise; - la figure 5 est une vue en coupe selon l'axe C-C du foret hélicoïdal de 20 la Figure 1 montrant l'extrémité de la queue du foret; Les Figures 2 à 5 montrent un foret hélicoïdal à trous de lubrification hélicoïdaux selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Ce foret hélicoïdal est ici en carbure avec une hélice à droite présentant un angle 25 d'hélice de 30°. Toutefois, l'angle de l'hélice peut être variable en fonction de la destination de ce foret hélicoïdal. L'angle d'hélice peut ainsi être compris, par exemple, entre 20° et 40°. Ce foret comprend successivement de sa partie arrière vers sa partie avant, une queue 10 cylindrique pour l'entraînement de ce foret, un corps 30 principal 11 comportant deux éléments coupants hélicoïdaux 12 séparés par des rainures hélicoïdales 13 et une pointe 14 comportant deux arêtes coupantes 15. L'angle de pointe 14, ou angle formé entre les arêtes coupantes, est ici de 125°. Chaque élément coupant 12 hélicoïdal comprend de manière conventionnelle une dent de coupe 16 ayant une épaisseur de dent et et une face de coupe 17. Cette dent de coupe 16 est séparée de la dent de coupe 18 de l'autre élément de coupe 12 par des rainures 19, 20 hélicoïdales (Figure 3). Sur une portion 21 de ce corps principal 11, dite portion reprise, les éléments coupants hélicoïdaux 12 ont une épaisseur de dent e2 inférieure à l'épaisseur de dent et des mêmes éléments coupants hélicoïdaux 12 dans le reste du corps principal 11 afin d'élargir les rainures hélicoïdales 19, 20 dans la portion reprise 11 et augmenter ainsi leur volume (Figure 4). Cette diminution de l'épaisseur des dents de coupe 16, 18 est obtenue par la reprise des faces de coupe 17. Avantageusement, la différence entre les épaisseurs initiale el et finale e2 des dents de coupe 16, 18 est de 20%. La longueur de l'ensemble formé par la pointe 14 et le corps principal 11 est ici de 100 mm, ce qui correspond à la longueur de goujure 22. Cette portion reprise 21 qui est placée sensiblement en fin de longueur de pénétration 23 du corps principal 11, a une longueur égale à la moitié de la longueur de goujure 22, ou longueur des rainures hélicoïdales, du foret à l'état neuf. Cet élargissement des goujures assure une meilleure évacuation des copeaux formés lors du perçage. Par ailleurs, le foret comprend deux trous 24 de lubrification hélicoïdaux débouchant au niveau de la pointe 14. Ces trous 24 sont placés symétriquement par rapport à l'axe central 25 du foret. Avantageusement, ils ont un diamètre au moins égal à entre 0,1 et 0,15 fois le diamètre D du corps principal. Dans le cas présent, ces trous 24 de lubrification ont un diamètre de 1,75 mm pour un diamètre D du corps principal égal à 12,7 mm. Cette augmentation du diamètre des trous de lubrification facilite la circulation d'air et/ou de lubrifiant. La Figure 5 montre une vue en coupe selon l'axe C-C du foret hélicoïdal montrant les entrées de ces trous à l'extrémité de la queue 10. Ces trous 24 de lubrification sont des trous chanfreinés à 60° avec des diamètres débouchants de 3,5 mm assurant ainsi une diminution des pertes de charge. Avantageusement, on a constaté avec ce foret une diminution de la puissance dissipée de 25% à 30% et une meilleure évacuation des copeaux qu'avec un foret de l'état de l'art. On a observé également une meilleure fragmentation du copeau formé qui peut être liée à une température du copeau plus faible, et plus généralement à une température de l'environnement de coupe plus faible. Le foret comprend de plus une rainure 26 pour le passage d'un élément de liaison d'une sonde reçue dans un logement 27 placé dans la pointe 14 du foret. Cette rainure peut ainsi permettre le passage d'un câble de liaison d'une sonde telle qu'un thermocouple pour contrôler la température de la pointe 14. REVENDICATIONS1. Foret hélicoïdal comprenant successivement une queue (10) d'entraînement dudit foret, un corps principal (11) comportant au moins deux éléments coupants (12) hélicoïdaux séparés par des rainures hélicoïdales (19, 20) et une pointe (14) comportant au moins deux arêtes (15) coupantes, caractérisé en ce que sur une portion dudit corps principal (11), dite portion reprise (21), lesdits éléments coupants (12) hélicoïdaux ont une épaisseur de dent e2 inférieure à l'épaisseur de dent et des mêmes éléments coupants (12) hélicoïdaux dans le reste dudit corps principal (11) afin d'augmenter le volume desdites rainures hélicoïdales (19, 20) dans ladite portion reprise (21). 2. Foret selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite portion reprise (21) est placée en fin ou sensiblement en fin de longueur de pénétration (23) dudit corps principal (11). 3. Foret selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la différence entre l'épaisseur de dent et dans le reste dudit corps principal (11) et l'épaisseur de dent e2 dans ladite portion reprise (21) est au moins de 10%, et encore mieux au moins de 20%. 4. Foret selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite portion reprise (21) a une longueur au moins égale à la moitié de la longueur desdites rainures hélicoïdales (19, 20) dudit foret à l'état neuf. 5. Foret selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit foret comprend deux trous (24) de lubrification débouchant au niveau de ladite pointe (14), lesdits trous (24) étant hélicoïdaux. 6. Foret selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits trous (24) sont placés symétriquement par rapport à l'axe central (25) dudit foret. 7. Foret selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits trous (24) de lubrification ont un diamètre au moins égal à entre 0,1 et 0,15 fois le diamètre D dudit corps principal (11). 8. Foret selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'extrémité de chacun desdits trous (24) de lubrification placée dans ladite queue (10) comporte une portion évasée débouchant, l'extrémité de ladite portion évasée ayant un diamètre d'au moins deux fois le diamètre de la portion dudit trou de lubrification placée dans le corps principal (11). 9. Foret selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite portion évasée est un tronc de cône inversé. 10. Foret selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend de plus au moins une rainure (26) pour le passage d'un 5 élément de liaison d'une sonde reçue dans un logement (27) placé dans ladite pointe (14).