Brevet FR2956334A1 — publié le 20110819

Outil pour l'usinage de matériaux par enlèvement de copeaux et procédé pour l'orientation d'inserts de coupe dans un tel outil L'inverm conc un outil pour matériaux par erl de copeaux, com nant corps base et moins deux inserts de coupe, qui sont f* direct ou indire- t __t sur le corps de base. 'inventice concerne en outre un module comprenant un tel outil et un gabarit, qui sert à orienter les inserts de coupe sur le corps de base. L'invention concerne finalement un procédé pour la fixation d'inserts de coupe sur un corps de base d'un tel outil. L'outil selon l'invention est une fraise, une aléseuse ou un outil de friction au sens le plus large, c'est-à-dire un outil qui est mis en rotation et qui est utilisé pour l'usinage de matériaux par enlèvement de copeaux. Pour l'usinage du matériau à traiter par enlèvement de copeaux, on prévoit sur le corps de base de l'outil plusieurs inserts de coupe. Ceux-ci se composent le plus souvent d'un matériau fritté ou de matières de coupe fabriquées par métallurgie de fusion, et présentent au moins une arête de coupe. Afin d'assurer une longue durée de vie des inserts de coupe utilisés ainsi qu'une qualité élevée de la surface es de soient orientées crur osant usinée de la pièce, il est ant que les coupe de tous inserts de coupe d'un out'35 - 2 des inser de c( de la de c__ US 2007/ ,27992 Al et US 2008 0107108 Al. Le r do cité concerne une fraise, laquelle in3 coupe est monté sur un su' ct qui est lui- dans un logement du c ce base de la On sait, d'après l'étt de la technique, monter chaque insert de coupe dE Ire ajustable individ liement sur le corps de base. Ceci ermet à un utili de l'outil d'orienter Errec individuel) ici à titre d'exe les cs connues, les documents 'se. Dière le côté arrière de chaque support, opposé à l'insert de coupe, est prévue une vis de réglage, au moyen de laquelle la position de chaque support dans la direction axiale peut être ajustée individuellement. On connaît, d'après le deuxième document cité, un dispositif de réglage qui peut être utilisé dans des outils d'alésage, des fraises et des outils de tournage. Dans ce cas également, on utilise un support sur lequel est monté l'insert de coupe correspondant. Le support est fixé à l'outil à son extrémité éloignée de l'insert de coupe et est pourvu d'une région flexible, de sorte que l'extrémité pourvue de l'insert de coupe puisse être déplacée vers l'extérieur dans la direction radiale. Pour le réglage, on prévoit une vis de réglage munie d'une surface excentrique, qui peut déplacer un coulisseau de réglage pourvu d'une sur_ 8e en forme de coin, une pièce de pro s'appl à son tour co. re 1. surface en )in du ,.0 isseau d( ile pièce avec le ;olut'-ns 35 2956334 - 3 - utiliser des inserts de coupe de fabrication extr ant précise, qui sont di- )sés dans 3 nts qui sont égh' r-r fat dehré de précision. De ceeee hupe éti 10 de coûts de fa, rication élevés. L'objet de l'invention est par conséquent de produire un outil ainsi qu'un procédé pour munir un outil d'inserts de coupe qui se caractérise par de faibles 15 coûts de fabrication pour l'outil et les inserts de coupe et qui permette en outre, sans grand effort, un ajustement précis de tous les inserts de coupe. Pour réaliser cet objet, il est prévu selon 20 l'invention, dans un outil du type mentionné en introduction, un dispositif de serrage central au moyen duquel les inserts de coupe peuvent être fixés ou serrés fixement dans une position orientée par rapport au corps de base. L'outil selon l'invention repose sur 25 l'idée de base d'orienter d'abord tous les inserts de coupe par rapport au corps de base puis de serrer fixement dans leur position de consigne plusieurs inserts de coupe 'tané nt lors d'un seul opération. Ceci p, à'utili des insert 30 avec des tolèhanees de fabri devoir - les to de individuel_ l'utilisati(s ainsi l'effort de coupe indivis de chaque i Toutefois, 1 respectées à la fois pour la coupe et pour ls fabricatio] grande 4 xité de avec le 2 réglage peut être évité. qui doivent être cation des inserts de 'outil, requièrent une sication, qui conduit à 2956334 - 4 De préférence, il vu de prévoir plusieurs dans lesquels est à de _'oupe. Grâc à pour c solidit En fonction des chaque insert cir. coupe peut 10 être soit introduit d" ement dans le 1 , soit, en variante, être monté sur un support, est à son tour inséré dans le logement correspondant. Si l'insert de coupe doit être inséré directement dans le logement, une certaine taille minimale est nécessaire, afin que 15 l'insert de coupe puisse être serré fixement de manière fiable. Ceci donne lieu à une utilisation de matériau relativement grande lors de la fabrication de l'insert de coupe. Mais on se passe pour cela de l'effort de devoir monter l'insert de coupe sur un support. Par 20 contre, si l'on utilise un support, l'insert de coupe proprement dit peut être réalisé beaucoup plus petit. Ceci économise du matériau lors de la fabrication de l'insert de coupe, mais requiert le montage sur le support. 25 De préférence, il est prévu que l'insert de coupe puisse être dépLcé et tourné dans La dirEution axiale el/ou radia d le logement 1, ;u, L )siti ionné. C 'orie _nser gel i eue. sur la 1' ilisation de nts rt de coupe, ient , avec une g préci 30 35 2956334 - 5 - utilisé) de manière très étroite, de sorte qu'un bon guidage de l'insert de coupe dans le corps de base soit assuré. 5 30 'gr; c d' u u orienta-tic i :;e dE .rts de A 1'i il est pue le if d serre de .. contre e de -lf unce ou bien contre plusieurs sur de référence. Cet surface de référence peut t être I surface de 10 fond ou la surface de recouvre du 1 t. 11 est aussi possible que les surfas{: de référence soient formées par une ou plusieurs surfaces latérales et une surface de fond ou de recouvrement du logement. Cette configuration est avantageuse si seulement une 15 orientation axiale des inserts de coupe est nécessaire, comme c'est le cas pour un surfatage. De préférence, on prévoit des moyens de mise en tension qui ont tendance à faire ressortir l'insert de coupe 20 hors du logement. Les moyens de mise en tension font en sorte que chaque insert de coupe se trouve dans l'état de départ dans une position "en dehors" de la position de consigne. Ceci constitue la condition préalable pour que tous les inserts de coupe soient poussés 25 simultanément dans leur position de consigne avec des moyens très simples, par exemple un gabarit, dans lequel est inséré le corps de base. Par actionnement du dispositf de ses age, l ins Lts de coupe peuve sErn la position 35 - 6 - élément de serrage déplaçable axialement avec un filetage. Ceci permet d' hguer 'es forces de mage néce aires r vi de serra e. En va lus, le le Isposi de e un i de produi: les force. avei un effort 7 En variante, on prévoir e le dispositif de serrage soit un c t= sers je hydraulique. Dans ce cas, il est nos le dispositif de serrage présente une chambr d' n. Une telle configuration est en principe connue dans les mandrins de serrage expansibles. L'objet susmentionné est également réalisé par un module ayant un outil et un gabarit qui peut recevoir l'outil de telle sorte que l'au moins un insert de coupe puisse se trouver dans une position de consigne sur l'outil et puisse être serré fixement dans la position de consigne par l'actionnement du dispositif de serrage. L'objet du gabarit est d'amener dans la position de consigne les inserts de coupe depuis leur position de départ dans laquelle ils se trouvent initialement "provisoirement" sur le corps de base, Si des moyens de en tension sont u'ilisés dans le corps de du gabar t de presser le direction let pos e alo: ''act' 2956334 - 7 L'ob4 susmentionné est ' ment réalisé par un e coupe sur un c rps de de atér 5 10 enle d'aboru alors dispose inserts de ccune Finalement, dans sa position de de de Le cc , s de un gabarit, le gabarit amenant dans leur position de cons' ne. insert de coupe est serré consigne sur le corps de base. tans ce procédé, l'orientation précise de tous les inserts de coupe est effectuée en une seule étape, à savoir par le simple agencement du corps de base muni des inserts de coupe dans un gabarit. Il n'est pas nécessaire 15 d'orienter chaque insert de coupe individuellement. Dans ce cas, il est possible en principe de serrer fixement chaque insert de coupe avec un dispositif de serrage individuel. De préférence, on utilise toutefois 20 un dispositif de serrage qui serre plus d'un insert de coupe afin de réduire l'effort de fixation des inserts de coupe. En particulier, on utilise un dispositif de serrage central avec lequel tous les inserts de coupe peuvent être serrés fixement simultanément. De cette 25 manière, on obtient un effort minimal pour la fixation des inserts de coupe. 1 illustr( , , un outil L'invention va être d( différent, ormes 30 dans les r 3 E la 2 ill tre, une en 1 de , l'ou - 8 - la figure 3 perpendiculair illustre une vue en coupe à la vue en coupe de la figure 2 ; la 4 il figure; 1 à 3 lor 1 n la figure 5 illustre u vue selon laquelle est il1w une réalisation ; la figure 6 illustre la deuxième f 1r 'e réalisation dans une vue selon la figure 3 ; la figure 7 illustre, en vue en coupe schématique, un 15 outil avec un dispositif de serrage mécanique ; et la figure 8 illustre, dans une vue schématique, un outil avec un dispositif de serrage hydraulique. 20 La figure 1 illustre schématiquement un outil 10 pour l'usinage de matériau par enlèvement de copeaux, qui présente un corps de base 12. Sur le corps de base sont montés plusieurs inserts de coupe 14 qui font saillie, dans l'exemple de réalisation illustré ici, à la fois 25 dans la direction radiale au-delà de la surface périphérique U et dans la direction axile au-delà d'un c.uté frontal S corps de base 12, l'exemple de .sation 111 ici, l' util 10 une fi . Le lype et de coupe 1_ sur 30 le corps de ' - Lou- autre ou enl 35 figure 2, dans forme de 2956334 - 9 - surface de fond 20, une surface de recouvrement 22 opposée à la surface de fond 20, ainsi que deux su aces lat( les 24, 26, qui relient la surface de 20 à -face de recou-, 22. Les dimensions du _t 18 sont réalisées de telle sorte le support 16 s4ese et inséré conjoint avec l'insert de 14 un jeu dans le 1,gement correspondant 18. L)ur cette raison, 10 chaque support 16 peut être déplacé dans le logement 18 à la fois dans la direction axiale A et dans la direction radiale R. En outre, le support 16 et donc l'insert de coupe 14 peuvent être tournés autour d'un axe qui est perpendiculaire à la surface de fond 20 (voir la flèche D dans la figure 2). Entre les surfaces latérales 24, 26 du logement 18 et les bords du support 16 opposés à celles-ci, sont disposés trois moyens de mise en tension 28 qui sont réalisés ici sous forme d'éléments en caoutchouc. Ceux-ci sollicitent le support 16 et donc l'insert de coupe 14 à la fois dans la direction axiale A et dans la direction radiale R vers l'extérieur du logement 18. Du côté du logement 18 opposé à la surface de fond 20 est disposé un dispositif de serran- 30, qui peut solliciter le support 16 contre la de fond 20. Lorsque le dispositif d serrage 30 sbivé, support 16 est serré 1 t entre l: 20, qui agit alors en su pour l'orientation de l'insert o ce, 5 2956334 - 10 - Pour l'orientation et l'aju t des inserts de coupe 14 dans le corps de base 12, on utilise un gabarit 32 être disposé. Le de centrage 38 ' 0 1 le corps de siL 32 est pourvu quées dans la que le corps base 12 _ :en srec radiale et vi aussi se lacer hauteur correcte dans position des inserts 10 présente tne surface d'appui axiale 34 ainsi qu'une surface d'appui radiale 36. Le gabarit est fabriqué en un matériau qui exclut pratiquement tout endommagement des arêtes de coupe des 15 inserts de coupe, mais qui garantit en même temps le positionnement précis. On utilise avantageusement comme matériau de l'aluminium, des plastiques de grande dureté ainsi que du bois dur. 20 Nous allons expliquer ci-dessous à l'aide de la figure 4, comment le gabarit 32 amène les inserts de coupe 14 dans leur position de consigne. Les moyens de mise en tension 28 garantissent que dans la position de départ, l'insert de coupe 14, conjointement avec le support 16, 25 fassent saillie vers l'extérieur dans la direction radiale et axiale au-delà de la position de consigne. Dans cette positl, départ, l'insert de coupe 14, sque le corp dans l( rait 32, c su une su 40 30 t. Si l'on d' le avec son suppo 16, à 1' ~cont de 1- base 32. Pour le le gabarit 32 lit de coupe, 35 2956334 - 11 - l'effet des moyens de mise en tension 28 dans la direction axiale et radiale à l'intérieur du logement 18. Les 1 de mise en tension 2_, qui sont illustrés ci ) la figure dans Igurat différente sous f me de t à 1 nt ain, sorte que les s de de coupe 14 s'appliquent dans leur o n co recte contre la surface d') axiale 34 et la surface '' ii radiale 36. Les mo'_ns de mise en tension 28 sont adaptés, en 10 termes de leur force de pression et de leur direction d'action, de telle sorte qu'un basculement indésirable de l'insert de coupe 14 autour de l'un de ses coins soit empêché. De ce fait, l'insert de coupe 14, comme on peut le voir dans la figure 2, s'applique avec ses 15 deux arêtes de coupe contre la surface d'appui axiale 34 et la surface d'appui radiale 36. Cette position correspond à la position de consigne de l'insert de coupe 14 par rapport au corps de base 12. 20 Lors de l'insertion du corps de base 12 avec les inserts de coupe disposés dans les logements, non seulement l'insert de coupe 14 illustré à titre d'exemple dans les figures 2 à 4 est amené dans sa position de consigne, mais tous les inserts de coupe 25 sont amenés simultanément dans leur position de consigne. Dès que le corps de base 12 de l'outil se trouve dans le gabarit 32, et tous le: , rts de cf Sont de c f fait autom- lq poi_ion de c e, le 30 actionné, de simult de coupe 14 16) sont se 18. L'out 2956334 - 12 - produit (pratiquement) pas de déplacement des arêtes de coupe de- inserts de coupe sur la surface ce qui -;he à la fois une rupture s de coupe et le usure du rit. On peut vol que ilisé. Ainsi, chaque n outil doit être d'inserts de coupe peul être ajusté le ä_ rit corr ndant, et 1', peu ussi réaj un ::il 10 déjà rarni avec le rit ,té, en i_ :nt l'outil dans le gabarit, en rrant le dispositif de serrage 30 de sorte que le moyens de mise en tension 28 puissent à nouveau presser les inserts de coupe contre les surfaces d'appui 34, 36, puis en réactivant le 15 dispositif de serrage. Il est aussi possible d'utiliser un corps de base standardisé dans lequel différents logements ou inserts de coupe sont insérés, lesquels sont orientés au moyen 20 de différents gabarits. Les figures 5 et 6 illustrent une configuration différente. Pour les composants connus grâce à la première forme de réalisation, on utilisera les mêmes 25 numéros de référence, et l'on se référera à cet égard aux explications ci-dessus. 30 35 2956334 - 13 - 44 ainsi qu'une vis de serrage 46. Contre la surface en forme de coin 44 igue le bille de serrage 48, qui est guidée dans 1 corp t se 12. Par vissage vit de serrage 46, la de serrage 42 5 'e corp. _on ? sorte qu, la bille 8 soit sollieitée .eadialement vers l'extérieur. La bille de serrage 48 pre direct contre le support 16 ou l'j de 14, de e que celui-ci soit serré 10 contre la surfa de fond du logement correspondant 18. Dans la figure 8 est illustré un outil avec un dispositif de serrage hydraulique 30. Le dispositif de serrage 30 utilise une chambre d'expansion 50 qui est 15 disposée "derrière" la surface de recouvrement 22 du logement correspondant. Par application d'une pression hydraulique P sur la chambre d'expansion 50, la surface de recouvrement 22 est déformée vers la surface de fond 20, de sorte qu'entre la surface de fond 20 et la 20 surface de recouvrement 22 soit serré fixement le support 16 ou l'insert de coupe 14. La mise sous pression de la chambre d'expansion 50 ainsi que la manière suivant laquelle la pression hydraulique est produite et commandée, sont en principe déjà connues 25 dans le cas des mandrins de serrage expansibles et ne seront pas lïquées plus en détail ici. Au lieu des ts de lise en t sion 28 qui le support u 1". de 4 hors du 30 18, on peut aussi tiliser moye garantir les 14 35 axiale la force de pesanteur uniquement pour garantir clu, les inserts de co_ace -Lep contre la surface e 34. Il est en principe aussi envi ble de prévoir dans le gabarit 32 dcc Dyens m'écale ues, par exemple des bras de retenue. Au lieu de la e de réalisation illustrée, 1c-je-e: 18 peut au ci vo r une forme différente d' e rectangulaire. Les surfaces latérales n'ont pas 10 besoin d'être rectilignes mais peuvent s'étendre suivant une ligne courbe. Il n'est pas non plus nécessaire d'utiliser obligatoirement deux surfaces latérales, mais on peut utiliser aussi une seule surface latérale. 15 - 15 - Liste des svmbo s d référence 10 Outil 12 14 16 18 20 Surfa de fond 22 Surface de recoin 24 Surface latérale 26 Surface latérale 28 Moyen de mise en tension 30 Dispositif de serrage 32 Gabarit 34 Surface d'appui axiale 36 Surface d'appui radiale 38 Configuration de centrage 40 Surface d'insertion 42 Bague de serrage 44 Surface en forme de coin 46 Vis de serrage 48 Bille de serrage 50 Chambre d'expansion D Axe de rotation R Mobilité radiale A Mobilité axiale U Surface périphérique S Côté frontal