Brevet FR3007676A1 — publié le 20150102

Outil tournant dont la partie active d'usinage présente une pluralité de plots présentant chacun une arête de coupe. Le domaine de l'invention est celui de la conception et de la fabrication d'outils destinés à l'usinage. Plus précisément, l'invention concerne un outil tournant au diamant polycristallin (PCD) ou nitrure de bore cubique polycristallin (PcBN), du type comprenant une partie active d'usinage présentant au moins une arête coupante. Dans le domaine de l'invention, on distingue, parmi les outils tournants incluant un matériau d'usinage au diamant, et destinés à 10 réaliser des opérations d'enlèvement de matière par usinage, deux catégories d'outils, à savoir : - les outils abrasifs ; - les outils coupants. Les outils abrasifs sont obtenus par assemblage de grains de 15 diamant ou de nitrure de bore cubique, solidarisés à un support soit par frittage, soit par brasage, soit par électrodéposition. Les outils coupants sont obtenus soit par brasage d'un insert sur un support soit par montage mécanique d'une plaquette sur un support. Cette plaquette ou l'insert est composé de diamant polycristallin (PCD) 20 ou de nitrure de bore cubique polycristallin (PcBN). La partie coupante doit être finalisée soit par affûtage, soit par électroérosion afin de le rendre fonctionnel. Chacune des catégories d'outils tournants présente des spécificités. Les outils abrasifs sont plus économiques et permettent 25 d'usiner des matériaux très abrasifs. Les outils coupants permettent d'avoir un meilleur état de surface, un temps d'usinage réduit et peuvent être utilisé sans lubrification. Par ailleurs, chacune des catégories d'outils tournants implique des inconvénients. 30 Les outils abrasifs sont sujets à l'encrassement de la matière usinée qui s'agglomère sur la partie active et réduit sa performance. Tandis que les outils coupants peuvent détériorer la pièce usinée (délaminage, écaillage du matériau) en travaillant au choc, c'est-à-dire à cause des à-coups générés par chaque impact des arêtes coupantes. En outre, la fabrication d'un outil coupant est plus complexe et plus précise qu'un outil abrasif. L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer un outil tournant qui permette d'usiner des matériaux très abrasifs en évitant leur dégradation comme le délaminage ou l'écaillage. L'invention a également pour objectif de fournir un tel outil tournant qui n'implique pas une grande précision de réalisation en comparaison des outils coupants mentionnés en référence à l'art antérieur. L'invention a aussi pour objectif de fournir un tel outil tournant qui permette l'obtention d'un bon état de surface de la pièce usinée. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaitront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un outil tournant du type comprenant corps présentant une extrémité formant une partie active d'usinage s'étendant sur une longueur H et présentant au moins une arête de coupe, caractérisé en ce que la partie active d'usinage présente une pluralité de plots présentant chacun une arête de coupe, les plots étant répartis de façon à réaliser ensemble une hauteur de coupe au moins égale à la longueur H. De plus, les plots comprennent chacun un support adossé à une épaisseur de matériau d'usinage incluant du diamant ou du nitrure de 25 bore cubique. Ainsi, avec un outil tournant selon l'invention, on peut exécuter un usinage par enlèvement de matière regroupant les avantages suivants : - obtention d'un bon état de surface de la pièce usinée ; - obtention d'un meilleur temps d'usinage par rapport à un 30 outil abrasif ; - obtention d'un outil plus économique par rapport à un outil coupant. De plus, comme cela va apparaître plus clairement par la suite, un outil tournant selon l'invention peut être obtenu sans impliquer une grande précision de réalisation des plots et/ou de leur disposition à l'extrémité de l'outil. En outre, un outil tournant selon l'invention a une durée de vie relativement importante, en étant notamment moins sujet à l'encrassement que les outils abrasifs mentionnés en référence à l'art antérieur. On note qu'un outil tournant selon l'invention peut être obtenu à 10 moindre coût comparé à un outil coupant selon l'art antérieur, la finalisation de l'outil étant moins précise et moins complexe contrairement aux outils coupants selon l'art antérieur. Préférentiellement, l'arête de coupe de chaque plot est une ligne d'extrémité d'une surface supérieure du plot. 15 Une telle arête peut être obtenue simplement, sans nécessiter de précision, et donc de façon peu coûteuse, comme cela va être expliqué plus en détails par la suite. Préférentiellement, les plots sont disposés de façon à tous présenter leur arête de coupe en regard d'une même direction de coupe. 20 On améliore de cette façon la capacité et la qualité d'usinage d'un outil tournant selon l'invention. Selon un mode de réalisation envisageable, les plots sont disposés de façon aléatoire. On peut ainsi, selon la performance souhaitée, réduire les coûts 25 de fabrication d'un outil tournant selon l'invention. Selon un mode de réalisation particulier, les plots sont disposés de façon à présenter les arêtes de coupe toutes parallèlement à une génératrice de la partie active d'usinage. Selon une alternative envisageable, les plots sont disposés de 30 façon à présenter les arêtes de coupe toutes selon une inclinaison par rapport à une génératrice de la partie active d'usinage. Selon une solution particulière, les plots présentent une arête de coupe d'une longueur comprise en 0,5 mm et 4 mm. Selon une autre caractéristique particulière, les plots présentent une surface supérieure comprise entre 0,8 mm2 et 6 mm2. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un outil selon l'invention, comprenant les étapes de : - réalisation d'une pluralité de plots présentant chacun une arête de coupe, les plots comprenant chacun un support adossé à une épaisseur de matériau d'usinage incluant du diamant ou du nitrure de bore cubique ; - fixation de ladite pluralité de plots sur une extrémité d'un corps d'outil tournant, ladite extrémité étant destinée à former une partie active d'usinage s'étendant sur une longueur H, les plots étant répartis de façon à réaliser ensemble une hauteur de coupe au moins égale à la longueur H. Selon une solution avantageuse, le procédé comprend une étape consistant à écrêter les plots une fois ceux-ci fixés sur l'extrémité du corps de l'outil tournant. On peut de cette façon obtenir, de façon simple, efficace et à moindre coût, des hauteurs de plots uniformes, de telle sorte que leur surface supérieure définisse une enveloppe cylindrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, et de plusieurs variantes envisageables, donnés à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs et des dessins annexés parmi lesquels : - les figures 1 et 2 sont des illustrations schématiques d'étapes successives de réalisation d'un outil tournant selon l'invention ; - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques d'un outil tournant selon l'invention, vu respectivement en perspective et en bout ; - les figures 5 et 6 illustrent schématiquement un exemple de plot susceptible d'être intégré à un outil selon l'invention, vu respectivement de face et de côté ; - la figure 7 illustre schématiquement une étape finale d'obtention d'un plot susceptible d'être intégré à un outil tournant selon l'invention par rectification ; - la figure 8 est une représentation schématique d'une variante de réalisation de plots susceptibles d'être intégrés à un outil tournant selon l'invention. En référence aux figures 3 et 4, un outil tournant selon l'invention comprend un corps 1 présentant une extrémité 10 formant une partie 15 active d'usinage s'étendant sur une longueur H. Selon le principe de l'invention, la partie active d'usinage présente une pluralité de plots 2 présentant chacun une arête de coupe 20, les plots étant répartis de façon à réaliser ensemble une hauteur de coupe au moins égale à la longueur H. 20 En d'autres termes, les plots sont répartis sur la longueur H de telle sorte que, lorsque l'outil tournant a tourné sur lui-même autour de son axe longitudinal, il est susceptible de réaliser un usinage sur toute la longueur H, sans sillon ni hauteur non usiné. Encore en d'autres termes, les plots sont répartis de telle sorte que si l'on projette sur une 25 génératrice de la surface support des plots et selon une direction orthogonale à ladite génératrice, la hauteur de toutes les arêtes de coupe des plots disposés sur la partie active d'usinage, les hauteurs projetées des arêtes de coupe recouvrent toute la longueur H de la génératrice. Les figures 5 et 6 illustrent un exemple de réalisation des plots 30 susceptibles d'être intégrés à la partie active d'usinage d'un outil tournant selon l'invention. Tel que cela apparaît sur cette figure, le plot 2 présente un support 21 en carbure de tungstène adossé à une épaisseur d'un matériau d'usinage 22 incluant du diamant ou nitrure de bore cubique. Le matériau d'usinage 22 présente une arête de coupe 20. Le plot 2 est orienté de façon que le support 21 est disposée en côté du matériau d'usinage 22, ceci de façon à placer l'arête de coupe 20 en regard de la direction d'usinage D. De cette façon, l'arête de coupe 20 du plot constitue une ligne d'extrémité d'une surface supérieure du plot. En d'autres termes, cette 10 arête correspond à l'intersection de la surface supérieure 23 et de la paroi frontale 24 du plot. Ainsi, préférentiellement, les plots sont disposés de façon à tous présenter leur arête de coupe 20 en regard d'une même direction de coupe D. 15 Dans le respect de l'orientation des arêtes de coupe qui vient d'être indiquée, la disposition des plots dans la partie active d'usinage peut être réalisée de différentes manières, et notamment : - de façon aléatoire ; - de façon à présenter des arêtes de coupe toutes 20 parallèlement à une génératrice de la partie active d'usinage ; - de façon à présenter des arêtes de coupe toutes selon une même inclinaison par rapport à une génératrice de la partie active d'usinage ; 25 - de façon à présenter une succession d'alignements des arêtes de coupe ; - de façon à présenter les plots en quinconce ; - de façon à présenter les arêtes de coupe selon différentes inclinaisons par rapport à une génératrice de la partie active 30 d'usinage. A titre indicatif, les plots peuvent présenter des arêtes de coupe d'une longueur comprise entre 0,5 mm et 4 mm. Toujours à titre indicatif, les plots 2 présentent chacun une surface supérieure 23 comprise entre 0,8 mm2 et 6 mm2. Avec de telles surfaces, le taux de recouvrement de la partie active d'usinage par les plots (en prenant en considération leur surface supérieure) peut varier entre 15 % et 85 % On note que les plots peuvent être constitués d'une proportion de diamant polycristallin ou de nitrure de bore cubique comprise entre 10 % et 90 %. En référence aux figures 1 à 4, un outil tournant selon l'invention peut être obtenu en procédant de la façon suivante : - on réalise une pluralité de plots 2 présentant chacun une arête de coupe 20, tel que ceux décrits à titre d'exemple en référence aux figures 5 et 6 ; - on fixe la pluralité de plots sur une extrémité du corps d'outil tournant, cette extrémité étant destinée à former une partie active d'usinage s'étendant sur une longueur H et les plots étant répartis de façon à réaliser ensemble une hauteur de coupe au moins égale à la longueur H, selon le principe énoncé précédemment. Pour ce faire, partant d'une pièce cylindrique destinée à former le corps 1 de l'outil tournant tel qu'illustré par la figure 1, on dépose de la colle sur l'extrémité 10 du corps 1, ceci sur une longueur H. On dépose ensuite une pluralité de plots 2 sur la partie active d'usinage correspondant à l'extrémité 10 encollée, les plots étant retenus 25 sur l'extrémité 10 par l'action de la colle. On dépose ensuite une deuxième épaisseur de colle puis on dépose une poudre de brasage. L'outil est ensuite placé dans un four de façon à le chauffer à une température suffisante pour que la poudre de brasage solidarise les plots 30 sur l'extrémité 10 du corps 1. On décrit ci-après un exemple d'obtention des plots tels que ceux illustrés par les figures 5 et 6. Pour la réalisation d'outils coupants incluant des inserts à braser sur le corps de l'outil, on découpe généralement des plaques présentant comprenant deux épaisseurs de matériaux, à savoir un matériau de base en carbure de tungstène surmontée par une couche d'un matériau d'usinage comprenant avantageusement du diamant ou du nitrure de bore cubique. Selon une étape particulière du procédé, et pour que les plots prennent la forme de ceux décrits en référence aux figures 5 et 6, le procédé de fabrication de l'outil selon l'invention comprend de plus une étape consistant à écrêter les plots, par exemple selon la ligne d'écrêtage L indiquée sur la figure 7, une fois les plots fixés sur l'extrémité du corps de l'outil tournant. Cette étape d'écrêtage va générer les surfaces supérieures 23 de chaque plot. Bien entendu, d'autres procédés de fabrication de l'outil tournant 15 selon l'invention peuvent être envisagés sans sortir du cadre de l'invention. Il est par exemple possible de réaliser les plots de telle sorte qu'ils soient plusieurs solidaires d'une même base, formant ainsi une succession de créneaux, tels qu'illustrés à titre d'exemple par la figure 8. 20 Selon l'exemple illustré par cette figure, les plots sont obtenus à partir d'une bande comprenant un support 21 surmontée par un matériau d'usinage 22 au diamant. Les plots forment ainsi une bande crénelée, chacun présentant une arête de coupe 20. 25 REVENDICATIONS1. Outil tournant du type comprenant corps (1) présentant une extrémité (10) formant une partie active d'usinage s'étendant sur une longueur (H) et présentant au moins une arête de coupe, caractérisé en ce que la partie active d'usinage présente une pluralité de plots (2) présentant chacun une arête de coupe (20), les plots étant répartis de façon à réaliser ensemble une hauteur de coupe au moins égale à la longueur (H), les plots (2) comprenant chacun un support (21) adossé à une épaisseur de matériau d'usinage (22) incluant du diamant ou du nitrure de bore cubique. 2. Outil tournant selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'arête de coupe (20) de chaque plot (2) est une ligne d'extrémité d'une surface supérieure (23) du plot. 3. Outil tournant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plots (2) sont disposés de façon à tous présenter leur arête de coupe (20) en regard d'une même direction de coupe. 4. Outil tournant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plots (2) sont disposés de façon aléatoire. 5. Outil tournant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plots sont disposés de façon à présenter les arêtes de coupe toutes parallèlement à une génératrice de la partie active d'usinage. 6. Outil tournant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plots (2) sont disposés de façon à présenter les arêtes de coupe (20) toutes selon une même inclinaison par rapport à une génératrice de la partie active d'usinage. 300 76 76 10 7. Outil tournant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plots (2) sont disposés de façon à présenter les arêtes de coupe (20) selon différentes inclinaisons par rapport à une génératrice de la partie 5 active d'usinage. 8. Outil tournant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les plots présentent des arêtes de coupe (20) d'une longueur comprise entre 0,5 mm et 4 mm. 10 9. Outil tournant selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les plots (2) présentent une surface supérieure (23) comprise entre 0,8 mm2 et 6 mm2. 15 10. Procédé de fabrication d'un outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de : - réalisation d'une pluralité de plots (2) présentant chacun une arête de coupe (20), les plots comprenant chacun un support (21) adossé à une épaisseur de matériau d'usinage 20 (22) incluant du diamant ou du nitrure de bore cubique ; - fixation de ladite pluralité de plots (2) sur une extrémité (10) d'un corps (1) d'outil tournant, ladite extrémité étant destinée à former une partie active d'usinage s'étendant sur une longueur H, les plots (2) étant répartis de façon à 25 réaliser ensemble une hauteur de coupe au moins égale à la longueur H. 11. Procédé de fabrication d'un outil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à écrêter les plots (2) une 30 fois ceux-ci fixés sur l'extrémité du corps de l'outil tournant.