Brevet FR2972949A1 — publié le 20120928

La présente invention concerne un outil d'usinage comportant une tête formant sensiblement un solide de révolution par rapport à un axe de rotation et présentant des trous qui débouchent à la surface de cette tête. Dans la description qui suit les termes "interne" et "externe" indiquent une partie située radialement à, ou orientée radialement vers, l'intérieur ou l'extérieur respectivement par rapport à l'axe de rotation A de l'outil. Un tel outil est utilisé pour usiner des pièces, notamment afin de leur conférer leur forme finale. En particulier, un tel outil est utilisé pour usiner des matériaux composites à matrice organique ou à matrice céramique. Afin de conserver à l'outil sa capacité d'usinage, il est nécessaire de débarrasser la surface de la tête de l'outil des particules et poussières de matériaux résultant des usinages précédents. Ce nettoyage est spécialement nécessaire lorsque la surface de la tête est munie de grains abrasifs (par exemple des grains de diamant), car les particules et débris s'accumulent entre les grains et sur les grains. Pour désencrasser cette tête de l'outil, on l'arrose pendant l'usinage. Ainsi, comme représenté en figure 6, la tête 110 de l'outil 100 est percée de trous 120 qui débouchent par des orifices 122 à la surface de cette tête 110. Chaque trou 120 est rectiligne, de section circulaire constante, et s'étend selon une direction perpendiculaire au plan tangent à la surface de la tête 110 au point où ce trou 120 débouche à la surface. Le fluide, par exemple du fluide de coupe, est injecté dans la tête 110 pendant l'usinage par un conduit et en ressort par les orifices 122 des trous 120 qui communiquent avec ce conduit. En ressortant, le fluide contribue à limiter l'encrassement de la tête 110 pendant l'usinage. Ce fluide sert également au refroidissement et à la lubrification entre la tête 110 et la pièce usinée. Cependant, même en utilisant cette solution, il se produit trop rapidement un encrassement de la tête 110. Cet encrassement réduit la durée de vie de cette tête 110, ce qui est préjudiciable. Cet encrassement est d'autant plus rapide que les grains abrasifs présents sur la surface de la tête 110 sont fins, c'est-à-dire que chaque grain a une dimension de l'ordre de 100 pm (1 pm = 10-6 m) ou inférieur. Or l'utilisation d'outils d'usinage avec une tête portant ces grains fins est indispensable dans les opérations de finition pour obtenir un état de surface fin de la pièce usinée. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. L'invention vise à proposer un outil d'usinage dont l'encrassement soit plus limité que dans les outils d'usinage selon l'art antérieur, et la durée de vie soit plus élevée que celle des outils d'usinage selon l'art antérieur. Ce but est atteint grâce au fait qu'au moins une portion de la paroi de l'orifice de sortie fait un angle non-nul avec la droite perpendiculaire au plan Po tangent à la surface de la tête au niveau de cet orifice de sortie. Grâce à ces dispositions, on obtient un mouillage plus efficace et plus étendu de la surface de la tête de l'outil d'usinage, et par conséquent on minimise l'encrassement de la tête. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le ou chacun des trous est évasé au niveau de son orifice de sortie. Selon un second mode de réalisation de l'invention, le ou chacun des trous est incliné par rapport à la droite perpendiculaire au plan Po tangent à la surface de la tête au niveau de son orifice de sortie. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un outil d'usinage selon l'invention, la figure 2A est une vue en coupe transversale selon le plan II-II de la figure 1 montrant un trou de lubrification d'un outil d'usinage selon un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 2B est une vue de dessus de l'orifice de sortie du trou de lubrification de la figure 2A, la figure 3A est une vue en coupe transversale d'une variante d'un trou de lubrification d'un outil d'usinage selon l'invention, la figure 3B est une vue de dessus de l'orifice de sortie du trou de lubrification de la figure 3A, la figure 4A est une vue en coupe transversale d'une autre variante d'un trou de lubrification d'un outil d'usinage selon l'invention, la figure 4B est une vue de dessus de l'orifice de sortie du trou de lubrification de la figure 4A, la figure 5A est une vue en coupe transversale d'un trou de lubrification d'un outil d'usinage selon un second mode de réalisation de l'invention, la figure 5B est une vue de dessus de l'orifice de sortie du trou de lubrification de la figure 5A, la figure 6, déjà décrite, est une vue en perspective d'un outil d'usinage selon l'art antérieur. On décrit tout d'abord le premier mode de réalisation de l'invention et ses variantes, en référence aux figures 1, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B. La figure 1 montre un outil d'usinage 1 comportant en son extrémité une tête 10 formant un solide de révolution par rapport à un axe A, qui est l'axe de rotation de cet outil 1. La surface de la tête 10 est abrasive, c'est-à-dire qu'elle est plus dure que la plupart des matériaux et est donc apte à les usiner. Par exemple, la tête 10 présente à sa surface latérale 12 des grains abrasifs. Ces grains sont par exemple des grains diamants. La tête 10 de l'outil 1 est percée de trous 20 qui débouchent par des orifices 22 à la surface de cette tête 10. Le fluide, par exemple du fluide de coupe, est injecté dans la tête 10 pendant l'usinage par un conduit et en ressort par les orifices 22 des trous 20 qui communiquent avec ce conduit. Une extrémité d'un trou 20 est donc reliée à ce conduit et constitue le point d'entrée du fluide dans ce trou 20. L'orifice 22 est le lieu de sortie d'un trou 20. La paroi de l'orifice 22 est donc la paroi du trou 20 au niveau de cet orifice 22. On définit l'axe longitudinal B d'un trou 20 comme l'axe reliant les centres géométriques des sections transversales du trou au voisinage de l'orifice de sortie 22 (c'est-à-dire dans la partie du trou 20 la plus proche de cet orifice de sortie 22), sauf éventuellement au niveau de l'orifice de sortie 22 (voir ci-dessous). Chaque trou 20 est rectiligne au voisinage de l'orifice de sortie 22 (sauf éventuellement au niveau de l'orifice de sortie 22), donc l'axe longitudinal B est rectiligne. L'outil d'usinage 1 tourne dans un sens donné (sens de rotation) autour de l'axe de rotation A par rapport à un repère (O,x,y,z) fixe où l'axe de rotation A passe par le point 0 et s'étend selon l'axe (Oz), comme représenté sur les figures 1 à 5B. Sur les figures 2A, 3A, 4A, et 5A, l'axe (Ox) est vertical, dirigé vers le haut (sa valeur est croissante du bas vers le haut, nulle au point 0), l'axe (Oy) est horizontal, dirigé vers la gauche, l'axe (Oz) est perpendiculaire au plan de la figure, dirigé vers l'observateur. On définit la partie amont du trou 20 comme la partie du trou 20 qui passe en premier devant un point P situé sur l'axe (Ox) en face de la surface latérale 12 de la tête 10 lorsque l'outil d'usinage 1 est en rotation autour de l'axe de rotation A. L'amont du trou 20 est alors la région située en amont de cette partie amont du trou 20. La partie aval du trou 20 est alors la partie de son orifice de sortie 22 qui passe en second devant ce point P (c'est-à-dire après la partie amont du trou 20), c'est-à-dire la partie du trou 20 complémentaire de sa partie amont. L'aval du trou 20 est alors la région de la surface latérale 12 située en aval de cette partie aval du trou 20. Ainsi, lorsque l'outil d'usinage 1 tourne dans le sens horaire par rapport à l'axe de rotation A comme représenté sur les figures 2A, 3A, 4A, et 5A et que l'axe longitudinal B d'un trou 20 est confondu avec la partie positive de l'axe (Ox), la partie amont du trou 20 se situe à droite de l'axe (Ox) et la partie aval du trou 20 se situe à gauche de l'axe (Ox). De même, la partie amont de l'orifice de sortie 22 se situe alors à droite de l'axe (Ox) et la partie aval de l'orifice de sortie 22 se situe alors à gauche de l'axe (Ox). Le trou 20 s'évase au niveau de l'orifice de sortie 22 à la surface de la tête 10, c'est-à-dire que, dans la partie du trou à proximité de l'orifice de sortie 22, la superficie de la section transversale du trou 20 (perpendiculairement à l'axe longitudinal B) est maximale au niveau de l'orifice de sortie 22. Comme représenté sur les figures 1, 2A, et 2B, le trou 20 est évasé uniquement vers l'aval et latéralement, c'est-à-dire que seule la partie aval du trou 20 est évasée vers l'aval et latéralement pour former la partie aval de l'orifice de sortie 22. La partie aval de l'orifice de sortie 22 ne se situe pas dans le prolongement du trou 20. A l'inverse, le trou 20 n'est pas évasé vers l'amont, c'est-à-dire que la partie amont de l'orifice de sortie 22 se situe dans le prolongement de la partie amont du trou 20. La partie aval de l'orifice de sortie 22 est décrite ci-dessous, en référence aux figures 2A et 2B : La paroi aval de l'orifice de sortie 22 est formée par une face centrale 222 trapézoïdale évasée vers l'aval et par deux faces latérales 221 et 223 qui joignent chaque bord latéral de cette face centrale 222 avec la paroi amont du trou 20. La face plane centrale 222 est inclinée vers l'aval par rapport à l'axe longitudinal B d'un angle qui est égal à un angle a au milieu de cette face plane centrale 222 (c'est-à-dire que l'angle a est mesuré dans le plan passant par l'axe longitudinal B et perpendiculaire à l'axe de rotation A). La paroi aval de l'orifice de sortie 22 rejoint la paroi aval du trou 20 (située en dessous) à une profondeur p mesurée par rapport à la surface latérale 12. Au niveau de la surface latérale 12, la face plane centrale 222 s'évase avec un angle [3, comme illustré sur la figure 2B. Par exemple, l'angle a est compris entre 45° et 60°, l'angle R est compris entre 60° et 90°, et la profondeur p est environ égale au diamètre du trou 20. Les inventeurs ont constaté que le fluide sortant par de tels orifices de sortie 22 est alors plus efficace pour désencrasser la tête 10 de l'outil d'usinage 1. Les figures 3A et 3B montrent une variante de la géométrie de l'orifice 22 d'un trou 20. L'extrémité amont M de l'orifice de sortie 22 se situe dans le prolongement de l'extrémité amont du trou 20. L'extrémité amont M est l'intersection de la paroi amont de l'orifice de sortie avec le plan passant par l'axe longitudinal B et perpendiculaire à l'axe de rotation A. Le reste de l'orifice de sortie 22 a la forme d'une ellipse évasée vers l'aval et latéralement (selon la direction de l'axe de rotation A) par rapport au trou 20. Sur les figures 1, 2A, 2B,. 3A, et 3B, le trou 20 s'évase au niveau de l'orifice de sortie 22 uniquement vers l'aval et latéralement, mais pas vers l'amont. Ainsi, on obtient un arrosage plus étendu de la surface latérale 12 par le fluide de coupe, ce qui contribue à désencrasser cette surface. A l'inverse, les modifications ci-dessus de l'orifice de sortie 22 peuvent être effectuées vers l'amont et non vers l'aval, c'est-à-dire symétriquement dans le sens amont/aval. Le fluide sortant du trou 20 est ainsi projeté préférentiellement vers l'amont puis est entrainé par rotation vers l'aval tout en s'étalant, ce qui permet un mouillage de la surface latérale 12 juste avant son contact avec la surface de la pièce à usiner. Dans ce cas le trou 20 s'évase au niveau de l'orifice de sortie 22 uniquement vers l'amont et latéralement, mais pas vers l'aval. Le raccord entre l'ellipse de l'orifice de sortie 22 et la partie du trou 20 située plus profondément est rectiligne. L'orifice de sortie 22 est alors plus facile à usiner. Alternativement, le raccord entre l'ellipse de l'orifice de sortie 22 et la partie du trou 20 située plus profondément peut être courbe. Le fluide sortant du trou 20 épouse alors mieux la paroi de l'orifice de sortie 22, et est donc mieux réparti sur tout l'orifice de sortie 22. Toutes les solutions intermédiaires entre une ellipse de l'orifice de sortie 22 décalée complètement vers l'aval (figures 3A et 3B) et une ellipse de l'orifice de sortie 22 décalée complètement vers l'amont (symétriquement (par rapport à l'axe longitudinal B) à un décalage complètement vers l'aval) sont possibles, avec par exemple une ellipse formant l'orifice de sortie 22 décalée en partie vers l'amont ou en partie vers l'aval. En particulier, l'ellipse de l'orifice de sortie 22 peut être centrée sur l'axe longitudinal B et le trou 20, comme représenté sur les figures 4A et 4B qui montrent cette variante de la géométrie de l'orifice 22 d'un trou 20. Dans tous les cas ci-dessus, l'ellipse de l'orifice de sortie 22 peut avoir son axe principal (de plus grande longueur) orienté selon le sens de rotation amont/aval, ou selon l'axe de rotation A. L'ellipse de l'orifice de sortie 22 peut également être un cercle. Dans les cas décrits ci-dessus, le trou 20 s'évase en formant sensiblement un trapèze au niveau de la surface de la tête 10, ou bien le trou 20 s'évase en formant une ellipse au niveau de la surface de la tête 10. Alternativement, le trou 20 peut s'évaser en formant une autre forme au niveau de la surface de la tête 10. Dans tous les cas ci-dessus, l'axe longitudinal B de chaque trou 20 est perpendiculaire à la surface de la tête 10, c'est-à-dire qu'il est perpendiculaire au plan tangent à la surface latérale 12 de la tête 10 au point Q où l'axe longitudinal B intersecte cette surface. Selon un second mode de réalisation, le trou 20 est incliné par rapport au plan tangent à la surface de la tête 10 au niveau de son orifice de sortie 22, c'est-à-dire que l'axe longitudinal B du trou 20 n'est pas perpendiculaire à ce plan tangent, et ne coupe donc pas l'axe de rotation A. Le trou 20 est rectiligne, de section circulaire et constante. Son orifice de sortie 22 est donc elliptique (figure 5B). Ce second mode de réalisation est représenté en figures 5A et 5B. Le trou 20 est incliné vers l'aval, c'est-à-dire que l'axe longitudinal B du trou 20 est incliné vers l'aval. Alternativement, le trou 20 est incliné vers l'amont. Ce second mode de réalisation peut être combiné avec le premier mode de réalisation de l'invention décrit plus haut, c'est-à-dire un évasement du trou 20 au niveau de son orifice de sortie 22. On note que dans tous les cas décrits ci-dessus, au moins une portion de la paroi de l'orifice de sortie 22 d'un trou 20 fait un angle non-nul avec la droite perpendiculaire au plan Po tangent à la surface latérale 12 au niveau de cet orifice de sortie 22. Le plan PO est représenté sur les figures 2A, 3A, 4A, et 5A. Sur les figures 2A, 3A, et 4A, cette droite perpendiculaire au plan Po est selon l'axe longitudinal B. Dans le cas où le trou 20 est évasé au niveau de son orifice de sortie 22, c'est la portion aval de la paroi de l'orifice de sortie 22 qui fait un angle non nul par rapport à cette droite perpendiculaire au plan Po (figure 2A, figure 3A), ou sa portion amont, ou toute la paroi (figure 4A). Dans le cas où le trou 20 est incliné par rapport à la droite perpendiculaire au plan Po tangent à la surface latérale 12 au niveau de son orifice de sortie 22, c'est toute la paroi de l'orifice de sortie 22 qui fait un angle non nul constant par rapport à cette droite perpendiculaire au plan Po (figure 5A). Les figures 2B, 3B, 4B, et 5B sont des vues dans le plan Po (qui est donc le plan de la page). L'invention a été décrite ci-dessus dans le cas où les trous de lubrification 20 sont rectilignes au voisinage de leur orifice de sortie 22. Alternativement, un ou plusieurs trous 20 peuvent, au voisinage de leur orifice de sortie 22, présenter un trajet courbe, c'est-à-dire être curvilignes. L'invention a été décrite ci-dessus dans le cas où les trous de lubrification débouchent sur la surface latérale 12 de la tête 10. Alternativement, un ou plusieurs trous 20 peuvent déboucher sur la surface formant l'extrémité de la tête 10, soit la surface perpendiculaire à l'axe de rotation A dans le cas de la figure 1. Dans ce cas les trous 20 s'évasent selon l'un des modes de réalisation décrits ci-dessus, l'aval et l'amont de chaque trou 20 étant également définis par rapport au sens de rotation de la tête 10. L'invention a été décrite ci-dessus dans le cas où la tête 10 a la forme d'un cylindre de révolution. Alternativement, la tête 10 peut avoir une forme d'un solide de révolution quelconque, par exemple une forme sphérique, une forme de 20 cône, ou une forme de diabolo. La tête 10 peut également avoir une forme qui est sensiblement celle d'un solide de révolution, c'est-à-dire une forme se rapprochant de la forme d'un solide de révolution. REVENDICATIONS1. Outil d'usinage (1) comportant une tête (10) formant sensiblement un solide de révolution par rapport à un axe de rotation (A), et présentant au moins un trou (20) qui débouche à la surface de cette tête (10) par un orifice de sortie (22), ledit au moins un trou (20) étant caractérisé en ce qu'au moins une portion de la paroi dudit orifice de sortie (22) fait un angle non-nul avec la droite perpendiculaire au plan (Po) tangent à la surface de ladite tête (10) au niveau dudit orifice de sortie (22). 2. Outil d'usinage (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit au moins un trou (20) est évasé au niveau de son orifice de sortie (22). 3. Outil d'usinage (1) selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit au moins un trou (20) est évasé uniquement vers l'aval et latéralement, l'aval étant défini par rapport au sens de rotation dudit outil ( 1) 4. Outil d'usinage (1) selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit au moins un trou (20) est évasé uniquement vers l'amont et latéralement, l'amont étant défini par rapport au sens de rotation dudit outil (1). 5. Outil d'usinage (1) selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que ledit au moins un trou (20) s'évase en formant sensiblement un trapèze au niveau de la surface de ladite tête (10). 6. Outil d'usinage (1) selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que ledit au moins un trou (20) s'évase en formant une ellipse au niveau de la surface de ladite tête (10). 7. Outil d'usinage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit au moins un trou (20) est incliné par rapport au plan tangent à la surface de la tête (10) au niveau de son orifice de sortie (22). 8. Outil d'usinage (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit au moins un trou (20) est incliné vers l'aval. 9. Outil d'usinage (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit au moins un trou (20) est incliné vers l'amont. 10. Outil d'usinage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit au moins un trou (20) est curviligne au voisinage de son orifice de sortie (22). 11. Outil d'usinage (1) selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes caractérisé en ce qu'il présente plusieurs desdits trous de lubrification (20).