Brevet FR2975932A1 — publié le 20121207

ARRIÈRE-PLAN Domaine de l'invention L'invention concerne généralement des outils de coupe rotatifs et plus particulièrement des outils de coupe tels que des forets, ayant des pointes de coupe revêtues avec un matériau secondaire, comme un diamant polycristallin (PCD). L'invention concerne en outre un procédé de formation de tels outils de coupe. Arrière-plan Les forets en diamant polycristallin (PCD) étaient par le passé formés sous forme de forets à cannelures droites et pointes à facettes. Plus récemment, des forets PCD veinés ont été formés avec des cannelures hélicoïdales et des géométries de pointes plus complexes similaires aux forets en carbure massifs. L'une des utilisations majeures de tels forets PCD hautement techniques est le perçage dans des matériaux composites, comme les composites de titane et de polymère renforcé par des fibres de carbone (PRFC). Le perçage dans le titane requiert un bon écoulement de réfrigérant dans le foret pour réguler la chaleur générée au cours du perçage. Les forets PCD veinés sont couramment fabriqués sous forme de portion de pointe PCD et de tige qui sont ensuite brasées ensemble et qui incluent de préférence des orifices traversants pour le réfrigérant se terminant dans la pointe. De manière caractéristique, de tels orifices de réfrigérant sont formés dans la portion de pointe PCD par le biais d'un processus EDM (usinage par décharge électrique) qui est effectué après que la portion de pointe a été brasée sur la tige. Un tel processus EDM est typiquement assez coûteux en raison des temps de préparation et de traitement nécessaires. En outre, les forets PCD veinés connus utilisent couramment un orifice de réfrigérant central à travers le coeur du foret, qui alimente les orifices de réfrigérant formés dans la portion de pointe par le biais du processus EDM. La présence d'un tel orifice de réfrigérant central réduit généralement la solidité, et donc la durabilité du foret, ce qui constitue un aspect critique pour des forets utilisés pour percer des matériaux en titane. Il existe donc un besoin d'amélioration des outils de coupe utilisés pour percer le titane PRFC et d'autres matériaux similaires. RÉSUMÉ DE L'INVENTION De tels inconvénients de l'art antérieur sont traités par des modes de réalisation de l'invention qui concernent un outil de coupe rotatif amélioré et un procédé de 15 fabrication d'un tel outil de coupe. Selon un aspect de la présente invention, il est prévu un outil de coupe pour effectuer des opérations de perçage de trous sur une pièce lorsque l'outil de coupe est entraîné en rotation autour d'un axe longitudinal central. L'outil de 20 coupe comprend : un corps généralement cylindrique ayant une première extrémité structurée de manière à s'engager avec la pièce et une deuxième extrémité opposée structurée de manière à être montée sur une machine-outil ; une gorge formée dans la première extrémité du corps généralement cylindrique, la gorge étant orientée généralement transversalement à l'axe longitudinal ; et 25 une portion de tête disposée dans la gorge et accouplée à celle-ci par le biais d'un processus de brasage. Le corps généralement cylindrique peut comprendre une pluralité de passages de réfrigérant formés dans celui-ci, chaque passage de réfrigérant de la pluralité de 30 passages de réfrigérant s'étendant depuis une première ouverture formée dans la10 première extrémité du corps généralement cylindrique à côté de la gorge jusqu'à une deuxième ouverture formée dans la deuxième extrémité du corps généralement cylindrique. La tête peut comprendre une portion de base formée à partir d'un premier matériau et une portion de revêtement formée à partir d'un deuxième matériau déposé sur le premier matériau. Le premier matériau peut comprendre un matériau en carbure et le deuxième 10 matériau peut comprendre un matériau PCD. Le deuxième matériau peut comprendre un certain nombre de bords de coupe formés dans celui-ci. 15 Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé de formation d'un outil de coupe. Ce procédé comprend la fourniture d'une tête comprenant une portion de base formée d'un premier matériau et une portion de revêtement formée d'un deuxième matériau déposé sur le premier matériau. Une tête est brasée dans une gorge formée dans une première extrémité d'un organe de tige 20 généralement cylindrique pour former un ensemble d'outil de coupe. L'organe de tige généralement cylindrique comporte un certain nombre de passages de réfrigérant formés dans celui-ci, chaque passage de réfrigérant de la pluralité de passages de réfrigérant s'étendant depuis une première ouverture formée dans une deuxième extrémité du corps généralement cylindrique opposée à la 25 première extrémité jusqu'à une deuxième ouverture formée dans la première extrémité du corps généralement cylindrique adjacente à la gorge. Le procédé peut en outre comprendre la formation d'une pluralité de cannelures dans l'ensemble d'outil de coupe et la formation d'une pointe de coupe à partir 30 d'une portion de la tête et de la première extrémité du corps généralement cylindrique. La formation d'une pointe de coupe peut comprendre la formation d'une pluralité de bords de coupe dans le deuxième matériau. La formation d'une pluralité de bords de coupe peut comprendre le meulage d'une pluralité de bords de coupe dans le deuxième matériau. Le deuxième matériau peut comprendre un matériau PCD. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description suivante 10 des modes de réalisation préférés conjointement avec les dessins d'accompagnement, dans lesquels : la figure 1 est une vue de côté en élévation d'un outil de coupe selon un exemple de mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 est une vue isométrique d'une portion de l'outil de coupe de la figure 1; la figure 3 est une vue de détail en élévation d'une portion de l'outil de coupe de 20 la figure 1 ; et la figure 4 est une vue de côté en élévation éclatée de l'outil de coupe de la figure 1. 25 DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Les termes de direction utilisés ici, par exemple gauche, droite, avant, arrière, haut, bas et leurs dérivés, se rapportent à l'orientation des éléments illustrés dans les dessins et n'ont pas de caractère limitatif par rapport aux revendications 15 sauf indiqué expressément dans celles-ci. Les pièces identiques sont pourvues du même numéro de référence dans tous les dessins. Tel qu'utilisé ici, le terme "autour" désignera un emplacement généralement proche de, ou au niveau d'un point particulier identifié (c'est-à-dire à proximité). Les figures 1 à 4 illustrent différentes vues d'un exemple d'outil de coupe 10, conformément à un mode de réalisation non limitatif de la présente invention, pour effectuer des opérations de coupe sur une pièce (non illustrée) lorsque l'outil de coupe 10 est entraîné en rotation autour d'un axe longitudinal central 12. Bien qu'ils soient illustrés sous forme de foret dans l'exemple de mode de réalisation décrit ici, il conviendra d'apprécier que les concepts décrits ici s'appliquent à d'autres outils de coupe, par exemple, sans limitation, des meules, des aléseurs, ou d'autres outils de coupe rotatifs qui utilisent des pointes brasées. L'outil de coupe 10 comporte une première extrémité 14 et une deuxième extrémité opposée 16. L'outil de coupe 10 comporte en outre une portion de montage 18 disposée au niveau de la deuxième extrémité 16 ou autour de celle- ci pour monter l'outil de coupe 10 dans un mécanisme de mandrin d'une machine-outil (non illustrée), une pointe de coupe 20 disposée généralement au niveau de la première extrémité 14 pour entrer en prise avec une pièce (non illustrée) et la couper, et une portion de corps 22 de forme généralement cylindrique disposée entre la portion de montage 18 et la pointe de coupe 20. De préférence, la portion de corps 22 est formée de carbure ou d'un autre matériau durci approprié. L'outil de coupe 10 comporte en outre une pluralité de cannelures 26 (deux dans l'exemple illustré) ainsi qu'une pluralité de passages de réfrigérant 28 définis dans le corps généralement cylindrique 22. Comme illustré dans le mode de réalisation illustré, la pluralité de cannelures 26 et de passages de réfrigérant 28 est de préférence orientée sous forme hélicoïdale autour de l'axe longitudinal central 12. Toutefois, il conviendra d'apprécier que la pluralité de cannelures 26 et de passages de réfrigérant 28 peut aussi avoir une orientation variable ou droite sans sortir du cadre de la présente invention. Indépendamment de l'orientation sélectionnée, on appréciera aisément que chaque passage de réfrigérant 28 s'étend généralement parallèlement le long d'une cannelure correspondante 26. Comme illustré dans les figures 1 et 4, chaque passage de réfrigérant 28 s'étend le long du corps généralement cylindrique depuis une première ouverture 30 formée dans la première extrémité 14 de l'outil de coupe 10 jusqu'à une deuxième ouverture 32 formée dans la deuxième extrémité 16, et donc la pointe de coupe 20, de l'outil de coupe 10. Si l'on se réfère à la figure 4, le corps cylindrique 22 inclut une gorge 40 formée dans la première extrémité 14 adjacente aux premières ouvertures 30 de chacun de la pluralité de passages de réfrigérant 28 et orientée généralement transversalement à l'axe longitudinal central 12. La gorge 40 est suffisamment dimensionnée et est configurée de manière à recevoir une tête 42 qui est accouplée rigidement au corps cylindrique 22, de préférence par le biais d'un processus de brasage, tel que ceux connus couramment dans la technique. Comme illustré dans la vue de détail de la figure 3, la tête 42 comporte une portion de base 44 formée d'un premier matériau et une portion de revêtement 46 formée d'un deuxième matériau déposé sur le premier matériau. Un certain nombre de bords de coupe 48 (deux dans l'exemple illustré) est formé dans le deuxième matériau. De préférence, la portion de base 44 est formée à partir d'un matériau en carbure ou d'un autre matériau approprié qui peut être accouplé au corps cylindrique par brasage ou par un autre processus approprié. La portion de revêtement 46 est de préférence formée en PCD mais peut aussi être formée d'un autre matériau approprié. A partir de la description précédente, l'homme du métier apprécierait facilement qu'il existe plusieurs manières de former un outil de coupe 10 selon la présente invention. A titre d'exemple, un outil de coupe 10 selon la présente invention peut être formé en commençant avec une tige, comme le corps généralement cylindrique 22, ayant des passages de réfrigérant 28 et/ou des passages de réfrigérant 28 et des cannelures 26 formés dans celui-ci. Une gorge 40 peut être préformée dans la dite tige, meulée dans celle-ci, ou produite par EDM. Une tête 42, pré-revêtue avec le matériau durci souhaité 46, serait ensuite accouplée dans la gorge et à celle-ci par le biais d'un processus approprié (par exemple, sans limitation, le brasage). Finalement, la pointe de coupe finie souhaitée 20 est produite par meulage, EDM, laser, ou par un autre processus approprié, de telle sorte que tous les bords de coupe 48 sont formés par le matériau durci 46, tandis que les passages de réfrigérant se terminent à travers le matériau du corps cylindrique 22 vers l'arrière du matériau durci 46 sur la pointe de coupe. A partir de l'exemple de mode de réalisation non limitatif décrit ici, on appréciera que la présente invention fournit un foret ayant une pointe de coupe ayant des bords de coupe durcis en PCD (ou en un matériau similaire) ainsi que des orifices de réfrigérant prévus par celui-ci sans nécessiter de processus EDM. On appréciera aussi que la présente invention fournit un certain nombre d'avantages par rapport aux forets PCD connus. De tels avantages incluent, par exemple, sans limitation, la capacité d'utiliser des tiges d'orifices de réfrigérant existantes dans la fabrication de forets PCD au lieu d'un orifice de réfrigérant central (ce qui accroît la solidîté). Bien qu'un mode de réalisation spécifique de l'invention ait été décrit en détail, l'homme de l'art appréciera que diverses modifications et variantes des détails 30 indiqués ici pourraient être développées au vu des enseignements globaux de la divulgation. Par conséquent, les agencements particuliers divulgués ici ont pour but d'être uniquement illustratifs et non limitatifs en ce qui concerne le cadre de l'invention qui est indiqué dans la totalité des revendications annexées et de tous les équivalents de celles-ci.5 REVENDICATIONS1. Outil de coupe (10) pour effectuer des opérations de perçage d'orifices sur une pièce lorsque l'outil de coupe (10) est entraîné en rotation autour d'un axe longitudinal central (12), l'outil de coupe étant caractérisé en ce qu'il comprend : - un corps généralement cylindrique ayant une première extrémité (14) structurée de manière à s'engager avec la pièce et une deuxième extrémité (16) opposée structurée de manière à être montée sur une machine-outil ; - une gorge (40) formée dans la première extrémité (14) du corps généralement cylindrique, la gorge (40) étant orientée généralement transversalement à l'axe longitudinal (12); et - une portion de tête (42) disposée dans la gorge (40) et accouplée à celle-ci par le biais d'un processus de brasage. 2. Outil de coupe rotatif selon la revendication 1, dans lequel le corps généralement cylindrique comprend une pluralité de passages de réfrigérant formés dans celui-ci, chaque passage de réfrigérant (28) de la pluralité de passages de réfrigérant s'étendant depuis une première ouverture (30) formée dans la première extrémité (14) du corps généralement cylindrique à côté de la gorge (40) jusqu'à une deuxième ouverture (32) formée dans la deuxième extrémité (16) du corps généralement cylindrique. 3. Outil de coupe rotatif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la tête (42) comprend une portion de base (44) formée d'un premier matériau et une portion de revêtement (46) formée d'un deuxième matériau déposé sur le premier matériau. 4. Outil de coupe rotatif selon la revendication 3, dans lequel le premier matériau comprend un matériau en carbure et le deuxième matériau comprend un matériau PCD. 5. Outil de coupe rotatif selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le deuxième matériau comprend une pluralité de bords de coupe (48) formés dans celui-ci. 6. Procédé pour former un outil de coupe, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - fournir une tête (42) comprenant une portion de base (44) formée d'un premier matériau et une portion de revêtement (46) formée d'un deuxième matériau déposé sur le premier matériau ; - braser la tête (42) dans une gorge (40) formée dans une première extrémité (14) d'un organe de tige généralement cylindrique pour former un ensemble d'outil de coupe, l'organe de tige généralement cylindrique ayant une pluralité de passages de réfrigérant (28) formés dans celui-ci, chaque passage de réfrigérant (28) de la pluralité de passages de réfrigérant s'étendant depuis une première ouverture (30) formée dans une première extrémité (14) du corps généralement cylindrique opposée à la deuxième extrémité (16) jusqu'à une deuxième ouverture (32) formée dans la deuxième extrémité (16) du corps généralement cylindrique adjacente à la gorge (40). 7. Procédé selon la revendication 6, comprenant en outre les étapes suivantes : - former une pluralité de cannelures (26) dans l'ensemble d'outil de coupe ; et - former une pointe de coupe à partir d'une portion de la tête (42) et de la première extrémité du corps (14) généralement cylindrique.30 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la formation d'une pointe de coupe inclut la formation d'une pluralité de bords de coupe (48) dans le deuxième matériau. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la formation d'une pluralité de bords de coupe inclut le meulage d'une pluralité de bords de coupe dans le deuxième matériau. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le deuxième matériau comprend un matériau PCD.