Brevet FR2943565A1 — publié le 20101001

La présente invention se rapporte, de façon générale, au domaine technique des outils rotatifs de perçage, habituellement désignés comme � forets �. Elle concerne, plus particulièrement, une plaquette de coupe destinée à un tel outil rotatif de perçage, et s'intéresse encore plus particulièrement à la configuration de la plaquette, le but général de l'invention étant de favoriser les capacités de coupe tout en réduisant le volume de matière de la plaquette, et en préservant sa résistance mécanique. Une plaquette de coupe classique possède une forme générale pentagonale, et elle présente une épaisseur constante sur toute son étendue, comme l'illustrent les figures 1 à 5 du dessin annexé, qui montrent plus particulièrement : - Figure 1 : une plaquette de coupe classique en perspective ; - Figure 2 : la plaquette de la figure 1, en vue de face ; - Figure 3 : la plaquette des figures 1 et 2, en vue de dessus ; 15 - Figure 4 : un outil de perçage rotatif pourvu de cette plaquette de coupe ; - Figure 5 : à échelle agrandie, la tête de l'outil de la figure 4, avec sa plaquette de coupe. Sur la partie supérieure de la plaquette de coupe, désignée dans 20 son ensemble par le repère numérique 2, sont aménagées deux arêtes de coupe inclinées 3 qui partent d'une pointe centrale 4, ainsi que des faces de coupe 5 et des faces de dépouille 6 nécessaires aux opérations de perçage pour lesquelles la plaquette 2 est conçue. La configuration et l'orientation des faces de coupe 5 et de dépouille 6 sont variables, selon que l'on souhaite 25 privilégier l'action de coupe ou celle de burinage (lors de perçages en rotation avec percussion dans ce dernier cas, pouvant notamment s'appliquer au travail de matériaux de construction tels que la pierre ou le béton). Dans le cas où l'action de coupe doit être privilégiée, les arêtes de coupe 3 sont déportées vers une face principale de la plaquette 2, si bien que 30 les faces de coupe 5 sont orientées suivant le sens de la hauteur de la plaquette et confondues avec les faces principales, tandis que les faces de dépouille 6 deviennent beaucoup plus importantes comme le montrent les figures 6 à 8 du dessin annexé, parmi lesquelles : - Figure 6 est une vue de face d'une telle plaquette de coupe ; 35 - Figure 7 est une vue de côté de la plaquette de la figure 6 ; - Figure 8 est une vue de dessus cette plaquette. Dans ce cas, les faces de dépouille 6 peuvent engendrer une résistance non négligeable en cours d'utilisation. De plus, les arêtes de coupe 3 sont relativement espacées, ce qui peut nuire à la résistance mécanique de la plaquette et aux capacités de coupe, dans la mesure où le prolongement des arêtes de coupe ne passe pas par l'axe du foret. Pour éviter ces inconvénients, il a déjà été proposé des plaquettes de coupe à géométrie optimisée, qui possèdent une épaisseur non constante sur toute leur étendue, résultant de certains évidements réalisés sur les deux faces principales de la plaquette. A titre d'exemples, on mentionne ici les brevets européens EP 1272730 B1 et EP 1496192 A2. Malgré une certaine amélioration et notamment un gain de matière apporté par de telles plaquettes de coupe ou par les forets équipés de ces plaquettes, les plaquettes de coupe actuellement connues restent perfectibles, en particulier sous l'aspect de la polyvalence. En particulier, les forets selon l'état de la technique (voir brevets précités) sont étudiés, en ce qui concerne la forme de leur plaquette, pour optimiser l'évacuation des poussières de perçage, mais cette forme n'apparaît pas adaptée pour un perçage en rotation (sans percussion). Face à cet état de la technique, la présente invention a pour but de fournir une plaquette de coupe perfectionnée, qui soit en particulier polyvalente c'est-à-dire adaptée pour le perçage en rotation et aussi pour le perçage avec rotation et percussion combinées, autrement dit pour le perçage en rotation avec ou sans percussion, tout en conservant et même en améliorant les qualités de la plaquette notamment en termes de durée de vie et d'économie, aussi bien en quantité de matière nécessaire pour la réalisation de la plaquette de coupe, qu'en quantité d'énergie nécessaire pour le perçage avec une telle plaquette. A cet effet, l'invention a pour objet une plaquette de coupe pour outil rotatif de perçage, adaptée pour le perçage en rotation et aussi pour le perçage avec ou sans percussion, la plaquette de coupe comportant au moins deux arêtes de coupe d'orientation générale radiale, qui partent toutes d'une pointe centrale, pour chaque arête de coupe la plaquette possédant une zone d'épaisseur maximale s'étendant depuis la pointe centrale, et une zone d'épaisseur réduite, résultant d'un évidement à fond sensiblement plat, qui s'étend jusqu'à l'extrémité extérieure de l'arête de coupe, ladite plaquette de coupe étant essentiellement caractérisée par le fait que la longueur partielle de chaque arête de coupe, située en correspondance avec la zone évidée d'épaisseur réduite et plus particulièrement en correspondance avec le fond sensiblement plat de cette zone, est égale ou supérieure à 40% de la longueur totale de ladite arête de coupe. En particulier, pour chaque arête de coupe de la plaquette de coupe selon l'invention, la zone d'épaisseur maximale présente un angle de coupe dit � négatif �, tandis que la zone évidée d'épaisseur réduite présente un angle de coupe dit � positif �, le ratio de la longueur d'arête � positive � à la longueur d'arête � négative � étant ainsi égal ou supérieur à 2/3 (ce qui correspond à un ratio d'au moins 40 % entre la longueur d'arête � positive � et la longueur totale de l'arête de coupe). Par une telle configuration, la plaquette de coupe objet de la présente invention se distingue clairement de celle selon les brevets européens EP 1272730 BI et EP 1496192 A2 précédemment mentionnés, dans lesquels le ratio � longueur d'arête positive/longueur totale d'arête de coupe � n'est égal qu'à environ 1/3. La partie de l'arête de coupe avec angle de coupe � positif �, autrement dit la partie éloignée de la pointe centrale, permet d'utiliser au mieux la vitesse linéaire de la plaquette dans cette partie de l'arête de coupe, et ce non seulement lors du perçage en rotation mais aussi lors d'un perçage avec percussion. De plus, l'épaisseur réduite de la plaquette dans la partie � positive � permet de conserver de bonnes capacités de coupe en préservant l'acuité de l'arête de coupe pendant toute la durée de vie de l'outil ; en effet, l'usure de la plaquette provoque, en règle générale, l'émoussement des arêtes nuisant de fait aux capacités de coupe. La partie � négative �, adjacente à la pointe centrale, protège l'arête de coupe contre les risques d'ébrèchement de la partie � positive � lors du perçage avec percussion. On dispose ainsi de caractéristiques de coupe optimales, en perçage avec ou sans percussion, sans qu'il soit nécessaire de recourir à deux outils distincts. Grâce à ces caractéristiques, un foret pourvu d'une plaquette de coupe conforme à l'invention pourra être utilisé efficacement avec une machine électroportative du type perceuse-visseuse à batterie, moins puissante qu'une perceuse standard alimentée par le � secteur �, et ne disposant pas nécessairement d'un dispositif de percussion. Dans ce cadre, la mise en oeuvre de l'invention est particulièrement indiquée, pour optimiser le rapport entre les performances de perçage (en termes de rapidité) et la puissance électrique consommée, la réduction de puissance électrique obtenue pouvant être ici de l'ordre de 15 %. Dans le cas d'une plaquette de coupe plane, donc de forme générale pentagonale et à deux arêtes de coupe partant symétriquement de la pointe centrale, chaque arête de coupe dispose avantageusement d'un ratio � longueur d'arête � positive �/longueur totale de l'arête de coupe � compris entre 50 et 90 % et de préférence égal à environ 85 %. Une telle configuration permet d'optimiser l'effet de coupe rotative par rapport à l'effort de burinage, notamment en cas d'utilisation avec des machines de perçage peu puissantes en percussion, mais disposant par contre de vitesses de rotation élevées, comme les machines électro-portatives alimentées électriquement par une batterie. La partie de l'arête de coupe à géométrie � négative � n'agit alors principalement en protection que lors du démarrage de l'opération de perçage, lorsque les efforts de percussion sont concentrés surtout sur la pointe centrale de la plaquette. Dans une autre forme de réalisation de la plaquette de coupe objet de l'invention, celle-ci comporte au moins trois arêtes de coupe partant de la pointe centrale et formant des branches en � étoile �. Dans ce cas, chaque arête de coupe dispose avantageusement d'un ratio � longueur d'arête � positive �/ longueur totale de l'arête de coupe � compris entre 50 et 80 % et de préférence égal à environ 65 %. On obtient ainsi une meilleure protection de la plaquette, en conservant malgré tout de bonnes performances de coupe. L'invention a aussi pour objet, en tant que tel, un outil rotatif de perçage, notamment un foret, dont la tête est pourvue d'une plaquette de coupe telle que précédemment définie. Un tel outil rotatif de perçage est polyvalent en particulier en termes d'adaptation aux différents matériaux pouvant être percés. Il est en particulier utilisable comme foret pour la maçonnerie. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de cette plaquette de coupe pour outil rotatif de perçage : Figures 1 à 5 (déjà précédemment mentionnées) représentent une 35 plaquette de coupe classique ; Figures 6 à 8 (déjà précédemment mentionnées) représentent une autre plaquette de coupe connue ; Figure 9 est une vue en perspective d'une plaquette de coupe conforme à la présente invention, à deux arêtes de coupe ; Figure 10 est une vue de face de la plaquette de la figure 9 ; Figure 11 est une vue de dessus de la plaquette des figures 9 et 10; Figure 12 est une vue en coupe suivant XII-XII de la figure 10, passant par la partie de cette plaquette avec angle de coupe � négatif � ; Figure 13 est une vue en coupe suivant XIII-XIII de la figure 10, passant par la partie avec angle de coupe � positif � ; Figure 14 représente, en perspective, un outil de perçage pourvu de la plaquette de coupe selon les figures 9 à 13 ; Figure 15 montre, à échelle agrandie, la tête de l'outil de perçage 15 de la figure 14, avec sa plaquette de coupe ; Figure 16 est une vue en perspective d'une autre plaquette de coupe conforme à la présente invention, à trois arêtes de coupe ; Figure 17 est une vue de dessus de la plaquette de la figure 16 ; Figure 18 est une vue de côté de la plaquette des figures 16 et 17. 20 On se référera d'abord aux figures 9 à 13, sur lesquelles est représentée une plaquette de coupe 2 de forme générale plane et pentagonale, possédant une symétrie par rapport à un axe central A. Cette plaquette de coupe comporte deux arêtes de coupe 3 d'orientation générale radiale, mais inclinées, qui partent symétriquement d'une pointe centrale 4 située sur l'axe A, 25 et qui s'étendent en direction de l'extérieur. Chaque � moitié � de la plaquette 2, correspondant à une arête de coupe 3, présente deux zones distinctes, à savoir une zone d'épaisseur maximale E, s'étendant depuis l'axe central A, et une zone d'épaisseur réduite e, prolongeant en direction de l'extérieur (radialement) la zone 30 d'épaisseur maximale E. Chaque zone d'épaisseur réduite e résulte d'un évidement 7 à fond sensiblement plat 8, creusé dans la plaquette 2, les deux évidements 7 étant respectivement creusés, de façon symétrique par rapport à l'axe central A, sur les deux faces principales opposées de la plaquette 2. Ainsi, chaque arête de coupe 3 comporte elle-même deux parties 35 distinctes, désignées respectivement par 3a et 3b, soit une partie 3a correspondant à la zone d'épaisseur maximale E, et une autre partie 3b correspondant à la zone d'épaisseur réduite e. La partie 3a de l'arête de coupe 3 s'étend, sur une certaine longueur, à partir de la pointe centrale 4 de la plaquette 2. Comme le montre la figure 12, cette partie 3a se caractérise par un angle de dépouille a, un angle de taillant f3 et un angle de coupe y, l'angle de coupe y étant ici � négatif � selon les conventions habituelles û voir en particulier les normes NF E 66-502 et NF E 66-503. La partie 3a de l'arête de coupe 3 constitue donc de façon classique, dans cette zone, la délimitation entre une face de coupe 5 et une face de dépouille 6. La partie 3b de la même arête de coupe 3, qui prolonge la précédente partie 3a, s'étend jusqu'à l'arête extérieure 9 de la plaquette 2. Cette partie 3b constitue la délimitation entre la face de dépouille 6 et le fond sensiblement plat 8 de l'évidement 7, qui constitue ici aussi la face de coupe. Ainsi, en se référant à la figure 13, cette partie 3b se caractérise également par un angle de dépouille a, un angle de taillant 13 et un angle de coupe y, l'angle de coupe Y étant ici � positif � (selon les conventions habituelles, et en considérant aussi comme positive une valeur nulle de l'angle y). En se référant à la figure 10, la longueur de la partie 3b de l'arête de coupe 3, correspondant à l'évidement 7 et en particulier au fond sensiblement plat 8 de cet évidement 7, est désignée par I. La longueur totale de cette arête de coupe 3 est désignée par L. On définit ainsi un ratio I/L, qui est le rapport entre la longueur de la partie 3b à géométrie � positive � (en ce qui concerne l'angle de coupe y) et la longueur totale de l'arête de coupe 3. Ce ration I/L est égal au minimum à 40 %, et compris avantageusement entre 50 et 90 %, une valeur de 85% étant par exemple appropriée. Comme le montrent les figures 14 et 15, une plaquette de coupe 2 ainsi configurée est insérée diamétralement dans la tête 10 d'un foret 11. En cours d'utilisation, donc de rotation du foret 11 avec ou sans percussion, la vitesse linéaire de coupe est croissante en direction des extrémités extérieures des deux arêtes de coupe 3 de la plaquette 2. Cette vitesse est nulle ou faible dans la zone centrale d'épaisseur maximale, c'est-à-dire dans les parties 3a à géométrie � négative � des arêtes de coupe 3 ; elle devient importante dans les zones d'épaisseur réduite, c'est-à-dire dans les parties 3b à géométrie � positive � des arêtes de coupe 3. En se référant maintenant aux figures 16 à 18, il est représenté une plaquette de coupe 2 à trois branches 12 disposées en � étoile � autour de la pointe centrale 4, et espacées angulairement les unes des autres par des angles de 120°. Chaque branche 12 est partiellement évidée et comporte une arête de coupe 3, dans laquelle on distingue, comme précédemment, une partie 3a correspondant à la zone d'épaisseur maximale E, prolongée par une partie 3b correspondant à la zone d'épaisseur réduite e, résultant de l'évidement 7. La partie 3a, qui s'étend sur une certaine longueur à partir de la pointe centrale 4, possède un angle de coupe � négatif �. La partie 3b, qui s'étend jusqu'à l'arête extérieure 9 de la branche 12 correspondante, possède un angle de coupe � positif �. Le ratio I/L, rapport entre la longueur de la partie 3b à géométrie � positive � et la longueur totale de l'arête de coupe 3, est ici compris avantageusement entre 50 et 80 %, une valeur de 65 % étant par exemple appropriée. Ce rapport assure une meilleure protection de la plaquette de coupe 2, tout en conservant de bonne caractéristiques de coupe, pour une plaquette appelée à subir des contraintes plus importantes Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette plaquette de coupe pour outil rotatif de perçage qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : - En modifiant les formes de détail de la plaquette de coupe, par exemple en réalisant ses arêtes de coupe avec un arrondi plus ou moins prononcé ; - En réalisant cette plaquette en toute matière appropriée ; - En modifiant le ratio � I/L �, dans la limite des valeurs revendiquées ; - Dans les zones d'épaisseur réduite de cette plaquette, en faisant varier de façon continue ou discontinue la valeur de l'angle de coupe � positif �, le long de l'arête de coupe jusqu'à l'extrémité extérieure de cette arête ; - En réalisant la plaquette de coupe avec plus de trois arêtes de coupe, donc plus de trois branches disposées en � étoile � autour de la pointe centrale.35 REVENDICATIONS1. Plaquette de coupe pour outil rotatif de perçage, adaptée pour le perçage avec ou sans percussion, la plaquette de coupe (2) comportant au moins deux arêtes de coupe d'orientation générale radiale, qui partent toutes d'une pointe centrale (4), pour chaque arête de coupe (3) la plaquette (2) possédant une zone d'épaisseur maximale (E) s'étendant depuis la pointe centrale (4), et une zone d'épaisseur réduite (e), résultant d'un évidement (7) à fond sensiblement plat (8), qui s'étend jusqu'à l'extrémité extérieure (9) de l'arête de coupe (3), caractérisée en ce que la longueur partielle (I) de chaque arête de coupe (3), située en correspondance avec la zone évidée d'épaisseur réduite (e) et plus particulièrement en correspondance avec le fond sensiblement plat (8) de cette zone, est égale ou supérieure à 40 % de la longueur totale (L) de ladite arête de coupe (3). 2. Plaquette de coupe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone d'épaisseur maximale (E) présente un angle de coupe (Y) dit � négatif �, tandis que la zone évidée d'épaisseur réduite (e) présente un angle de coupe (Y) dit � positif �, le ratio de la longueur d'arête � positive � (3b) à longueur d'arête � négative � (3a) étant égal ou supérieur à 2/3. 3. Plaquette de coupe selon la revendication 2, plus particulièrement plaquette de coupe plane de forme générale pentagonale, à deux arêtes de coupe (3) partant symétriquement de la pointe centrale (4), caractérisée en ce que chaque arête de coupe (3) dispose d'un ratio, � longueur d'arête � positive �/longueur totale de l'arête de coupe � (I/L) compris entre 50 et 90 %. 4. Plaquette de coupe à deux arêtes de coupe (3) selon la revendication 3, caractérisée en ce que le ratio � longueur d'arête � positive �/longueur totale de l'arête de coupe � (I/L) est égal à environ 85 %. 5. Plaquette de coupe selon la revendication 2, plus particulièrement plaquette de coupe à au moins trois arêtes de coupe (3) partant de la pointe centrale (4) et formant des branches (12) en � étoile �, caractérisée en ce que chaque arête de coupe (3) dispose d'un ratio � longueur d'arête � positive �/longueur totale de l'arête de coupe � (I/L) compris entre 50 et 80 %. 6. Plaquette de coupe à trois arêtes de coupe (3) selon la revendication 5, caractérisée en ce que le ratio � longueur d'arête � positive �/longueur totale de l'arête de coupe � (I/L) est égal à environ à 65%. 7. Outil rotatif de perçage, notamment foret (11), dont la tête (10) est pourvue d'une plaquette de coupe (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.