Brevet FR3158251A1 — publié le 20250718

L’invention concerne un foret (2) qui s’étend le long d’un axe de rotation (4) et a un rayon (r) ainsi qu’une pluralité de surfaces de coupe principales (6), qui s’étendent chacune dans la direction de l’axe de rotation (4) à partir d’un bec (8) situé sur le rayon (r), dans lequel une surface de dépouille (10) respective jouxte les surfaces de coupe principales (6) dans une direction circonférentielle (U), forme un angle de dépouille (a, b1,b2) par rapport à un plan horizontal (H) orienté perpendiculairement à un axe de rotation (4), et se transforme le long de sa progression ultérieure en une goujure (12). Vu dans une coupe verticale parallèle à l’axe de rotation (4), une section extérieure (18) de la surface de dépouille (10) dans la région du bec (8) présente une allure courbe et une coupe (16) proche du centre dans la région de l’axe de rotation présente une allure linéaire. On obtient ainsi une faible charge de frottement sur la face frontale du foret (2). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Foret Contexte de l’invention L’invention concerne un foret s’étendant le long d’un axe de rotation et comprend un rayon, ainsi qu’une pluralité de surfaces de coupe principales qui s’étendent chacune dans la direction de l’axe de rotation à partir d’un bec situé sur le rayon, moyennant quoi une surface de dépouille respective qui jouxte les surfaces de coupe principales dans la direction circonférentielle forme un angle de dépouille par rapport à un plan horizontal orienté perpendiculairement à l’axe de rotation, et se transforme en une goujure. Pour un résultat de perçage avantageux, la face frontale à l’extrémité des forets dans la région de la surface de coupe principale est usuellement rectifiée de manière appropriée à l’aide d’une meuleuse frontale. La face frontale est dans ce cas souvent conçue pour être effilée et est produite à l’aide d’une meuleuse à face à enveloppe effilée, ou encore à l’aide d’une meuleuse multi-surfaces. Une pointe de foret ayant une surface d’enveloppe conique rectifiée peut être recueillie à partir de document US 2014 / 0308086 A1. Ce que l’on appelle une « pointe » est généralement formée dans la région du centre du foret, c’est-à-dire dans la région de l’axe de rotation, afin d’amincir un foret dans la région du bout de foret la plus en avant. La conception de la géométrie d’extrémité du foret comprenant les surfaces de coupe principales ainsi que les surfaces de dépouille affecte sensiblement les propriétés du foret. En fonction de l’application et du choix du matériau, ainsi que des paramètres d’usinage, par exemple la vitesse de rotation, des contraintes élevées apparaissent également pendant le processus de perçage, notamment par frottement. Cela affecte également l’évacuation des copeaux par l’intermédiaire de la goujure, une charge de frottement élevée se produisant, en particulier dans la sous-région des surfaces de dépouille adjacentes à une surface de coupe principale respective. Objet de l’invention Le but de l’invention est donc de proposer un foret qui comprend une géométrie frontale et qui subisse une charge de frottement plus faible que les forets classiques. Réalisation de l’objet L’objet selon l’invention est atteint par un foret, qui s’étend le long d’un axe de rotation et présente un rayon ainsi qu’une pluralité de surfaces de coupe principales, qui s’étendent chacune depuis un bec situé sur le rayon dans la direction de l’axe de rotation, et donc jusqu’à un centre. Les surfaces de coupe principales jouxtent une surface de dépouille dans une direction circonférentielle, laquelle surface forme un angle de dépouille par rapport à un plan horizontal orienté perpendiculairement à l’axe de rotation. Plus tard le long de sa progression, la surface de dépouille se transforme en une goujure dans une direction circonférentielle. Vue en coupe verticale parallèlement à l’axe de rotation et perpendiculairement à une radiale, une section extérieure de la surface de dépouille dans la région du bec présente une progression incurvée, tandis qu’une section proche du centre dans la région de l’axe de rotation présente une progression linéaire. Dans le présent contexte, le terme « rayon » désigne le rayon nominal s’étendant depuis l’axe de rotation dans la direction radiale jusqu’au bec. Vue en coupe verticale, la section extérieure s’étend le long d’une ligne arquée en particulier, ou est déterminée par approximation par une telle progression arquée par l’intermédiaire de sections de surface arquées distinctes. La progression de la surface de dépouille, vue en coupe verticale, varie donc de l’axe de rotation en direction du bec. Alors que la section proche du centre de la surface de dépouille s’étend de manière linéaire, elle s’étend de manière arquée dans la section extérieure. Dans ce cas, les deux sections jouxtent directement la surface de coupe principale dans une direction circonférentielle. La progression arquée présente l’avantage particulier que la valeur de l’angle de dépouille change dans une direction circonférentielle, en particulier augmente de sorte que la charge de frottement est réduite dans cette région. En raison de la distance radiale par rapport à l’axe de rotation, la vitesse périphérique dans la région du bec, et donc dans la région de la section extérieure, est plus grande que celle dans la section proche du centre. Grâce à la mesure décrite ci-dessus, une mesure efficace est créée pour réduire la charge de frottement dans la plage de vitesses élevées. Le terme « section proche du centre » désigne de préférence le fait que cette section est conçue pour être dans une plage radiale supérieure à 0,1 fois ou supérieure à 0,2 fois le rayon. De plus, la section proche du centre s’étend de préférence sur, par exemple, au moins 0,5 fois le rayon. De ce fait, la région immédiate sur l’axe de rotation lui-même, donc dans la région d’une pointe de foret la plus en avant, et en particulier également dans la région où est formée la pointe, ne fait pas partie de la section proche du centre, notamment parce que cette région immédiate sur l’axe de rotation ne peut typiquement pas être définie avec précision. Au contraire, au moins une région radialement extérieure de la section extérieure présentant la progression incurvée est conçue pour être à une distance de 0,9 fois le rayon de l’axe de rotation. Dans le mode de réalisation préféré, la valeur de l’angle de dépouille dans la section extérieure est supérieure à la valeur de l’angle de dépouille dans la section proche du centre. L’angle de dépouille est de préférence déterminé directement adjacent à la surface de coupe principale. Cette mesure tient également compte du fait que la vitesse périphérique dans la section extérieure est plus élevée. Du fait de que l’angle de dépouille est plus grand dans cette section extérieure, les frottements dans la section extérieure est réduit au minimum. De préférence, l’angle de dépouille dans la section proche du centre ayant la progression linéaire a une valeur dans la plage de 8° à 10°. Dans la section extérieure du mode de réalisation préféré, la valeur de l’angle de dépouille augmente dans une direction circonférentielle, notamment d’une première valeur à une deuxième valeur, du fait de la progression incurvée. La première valeur est de préférence dans la plage de 10° à 20°. En outre, la deuxième valeur est de préférence dans la plage de 20° à 40°. La première valeur est de préférence mesurée dans une direction circonférentielle à une première distance angulaire de 5° de la surface de coupe principale et la deuxième valeur est mesurée dans une direction circonférentielle à une distance angulaire de 15° de la surface de coupe principale. Globalement, une conception particulièrement adaptée est obtenue par la surface de dépouille créée par les valeurs variables d’angle de dépouille, ce qui entraîne une faible charge de frottement, et donc une faible charge thermique, sur le foret. Selon un mode de réalisation préféré, la section extérieure présentant la progression incurvée s’étend de façon continue dans la goujure. Autrement dit, la section extérieure de la surface de dépouille suit uniquement une progression incurvée dans la goujure. En variante, et en particulier en complément, la section proche du centre dans le mode de réalisation préféré ayant la progression linéaire s’étend jusqu’à la goujure, qui jouxte dans une direction circonférentielle. Autrement dit, la surface de dépouille dans la section proche du centre s’étend uniquement selon une droite dans la goujure. L’extrémité de la surface de dépouille et le début de la goujure, qui jouxte la surface de dépouille dans une direction circonférentielle, sont habituellement formés par une transition qui est, par exemple, formée par une arête. Par exemple, une goujure est normalement orientée au-dessous d’un angle de goujure qui est au moins 1,5 fois ou 2 fois supérieur à l’angle de dépouille de la section de la surface de dépouille située directement devant la goujure. L’angle de goujure est défini par l’angle auquel une paroi de goujure adjacente à la surface de dépouille dans une direction circonférentielle est orientée par rapport au plan horizontal. Cet angle de goujure dépend également, entre autres, de l’angle auquel la goujure est, par exemple, orientée selon une inclinaison oblique par rapport à l’axe de rotation. L’angle de goujure est typiquement dans une plage supérieure à 60°. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, la surface de dépouille est divisée en une direction circonférentielle par une ligne de séparation imaginaire, et notamment linéaire, en une première portion faisant face à la surface de coupe principale et une deuxième portion faisant face à la goujure. La ligne de séparation s’étend de l’intérieur vers l’extérieur et croise la surface de coupe principale, au moins au niveau d’une intersection extérieure. Cette intersection extérieure est, par exemple, supérieure à 0,7 fois, supérieure à 0,8 fois, et en particulier supérieure à 0,9 fois le rayon. Vue en coupe verticale, la première portion de la surface de dépouille s’étend de manière linéaire, et la deuxième portion s’étend de manière incurvée. Dans ce mode de réalisation, la région s’étendant jusqu’à l’intersection extérieure de la section de surface de dépouille qui jouxte la surface de coupe principale, laquelle section forme la première portion, définit donc la section proche du centre présentant la conception linéaire. En revanche, la section radialement extérieure à l’intersection définit la région extérieure présentant la progression incurvée. Dans le mode de réalisation préféré, la ligne de séparation croise également la surface de coupe principale au niveau d’une intersection interne. Cette dernière est en particulier dans une plage inférieure à 0,2 fois et en particulier inférieure à 0,1 fois le rayon. Dans ce mode de réalisation comprenant les deux portions de la surface de dépouille séparées par la ligne de séparation, la région extérieure présentant la progression incurvée s’étend de façon continue depuis l’arête principale jusque dans la goujure. De préférence, la section proche du centre dans ce mode de réalisation présentant la progression linéaire jouxte en complément, dans une direction circonférentielle, à une section de surface de dépouille présentant une progression incurvée. La ligne de séparation, qui divise la première portion qui s’étend de manière linéaire et la deuxième portion qui s’étend de manière incurvée, s’étend de préférence dans une direction linéaire. Dans le mode de réalisation préféré, la ligne de séparation est en outre orientée parallèlement à une radiale passant par l’axe de rotation et par le bec. Description des dessins Un exemple de réalisation de l’invention est expliqué plus en détail ci-après en référence aux dessins. Les dessins représentent les illustrations partiellement simplifiées suivantes : la FIG. 1 est une vue de côté en coupe d’un foret, la FIG. 2 est une vue de dessus d’une face frontale au niveau de l’extrémité du foret, la FIG. 3 est une vue en coupe transversale selon la droite A-A de la FIG. 2 , la FIG. 4 est une vue en coupe transversale selon la droite B-B de la FIG. 2 , et la FIG. 5 est une vue de dessus en coupe transversale de la face frontale au niveau de l’extrémité du foret traversée par une ligne de séparation, une surface de dépouille étant brisée en une première portion et une deuxième portion. Description de l’exemple de mode réalisation Un foret 2, tel que représenté sur la FIG. 1 et la FIG. 2 , respectivement en vue de côté et en vue de dessus en coupe, est, par exemple, conçu comme un foret 2 monobloc. Toutefois, les affirmations suivantes s’appliquent de la même manière à des forets, par exemple, modulaires dans lesquels une pointe de foret est fixée de manière interchangeable à une tige de foret. Le foret 2 s’étend généralement selon un axe de rotation 4, autour duquel il tourne en cours de fonctionnement. La face frontale au niveau de l’extrémité du foret 2 comporte une pluralité de surfaces de coupe principales 6 qui s’étendent chacune vers l’extérieur à partir d’une pointe centrale située sur l’axe de rotation 4 jusqu’à un bec 8. Les surfaces de coupe principales 6 s’étendent de manière incurvée - vues de dessus selon la FIG. 2 . De préférence, les surfaces de coupe principales 6 continuent à s’étendre de façon continue et régulière, donc également de manière non étagée notamment, depuis le bec 8 jusqu’à l’axe de rotation 4. Le foret 2 n’est donc pas, par exemple, conçu sous la forme d’un foret étagé comprenant des sections de surface de coupe principale étagées. Une distance radiale entre l’axe de rotation 4 et un bec 8 respectif définit ainsi un rayon r. La ligne de liaison entre l’axe de rotation 4 et un bec 8 respectif définit un radial R. Dans l’exemple de mode de réalisation, le foret 2 comprend au total trois surfaces de coupe principales 6. En variante, le foret ne comprend que deux surfaces de coupe principales 6, par exemple. Une surface de dépouille 10 respective jouxte la surface de coupe principale 6 respective dans une direction circonférentielle U. Le long de sa progression ultérieure, cette surface se transforme en une goujure 12 respective dans une direction circonférentielle U. Cette transition est indiquée sur les dessins par une ligne incurvée et est, par exemple, conçue comme une arête ou une transition arrondie. À partir du bec 8, une surface de coupe secondaire 14 s’étend le long de la goujure 12. Une pointe peut encore être formée dans la région de l’axe de rotation 4. La face frontale du foret comprenant les surfaces de dépouille 4, les surfaces de coupe principales 6, et facultativement la pointe est conçue comme une surface rectifiée de face frontale appropriée. Selon l’invention, la surface de dépouille 10 respective présente un profil particulier, comme cela sera expliqué plus en détail ci-après en référence aux figures 3 à 5. En particulier, la surface de dépouille 10 comprend une section proche du centre 16 dans la région de l’axe de rotation 4, ainsi qu’une section extérieure 18 dans la région du bec 8. Vue en coupe verticale selon la FIG. 3 et la FIG. 4 , c’est-à-dire dans un plan de coupe parallèle à l’axe de rotation et perpendiculaire aux radiales, la surface de dépouille 10 s’étend de manière linéaire dans la section proche du centre 16 et de manière arquée dans la section extérieure 18. En ce qui concerne un plan horizontal H orienté perpendiculairement à l’axe de rotation 4, la surface de dépouille 10 dans la section proche du centre 16 est orientée en dessous d’un angle de dépouille proche du centre constant a, dont la valeur est de préférence dans la plage entre 8° et 10°. À l’inverse, la progression notamment incurvée de manière convexe dans la section extérieure 16 augmente un angle de dépouille extérieur, notamment d’un premier angle de dépouille extérieur b1 à un deuxième angle de dépouille extérieur b2. Le premier angle de dépouille extérieur b1 est de préférence dans la plage entre 10° et 20°, et le deuxième angle de dépouille extérieur b2 est de préférence dans la plage entre 20° et 40°. Le premier angle de dépouille extérieur b1 est mesuré à une première distance angulaire g1 de la surface de coupe principale 6, qui est de préférence de 5°. Le deuxième angle de dépouille extérieur b2 est mesuré à une première distance angulaire g2 de la surface de coupe principale 6, qui est de préférence de 15°. Grâce à cette mesure d’augmentation de l’angle de dépouille dans la direction radiale d’une part, c’est-à-dire à partir de la section proche du centre 16, puis jusqu’à la section extérieure 18, et d’autre part dans une direction circonférentielle U sur la section extérieure 18, l’angle de dépouille est choisi de manière ciblée pour augmenter en taille dans les régions où une vitesse périphérique augmente lors de l’opération de perçage en raison de la distance radiale depuis le centre. Selon un premier mode de réalisation, la section proche du centre 16 et la section extérieure 18 s’étendent toutes deux dans une direction circonférentielle U jusqu’au début de la goujure 12. Selon un mode de réalisation préféré, tel que représenté à titre d’exemple sur la FIG. 5 , la surface de dépouille 10 respective est divisée en une première portion 10A et une deuxième portion 10B. Dans la première portion 10A, vue en coupe verticale, la surface de dépouille 10 s’étend de manière linéaire, comme indiqué sur la FIG. 5 par la flèche linéaire. Dans la deuxième portion 10B, d’autre part, la surface de dépouille 10 s’étend de manière incurvée en coupe verticale, comme indiqué par la flèche incurvée. La première portion 10A forme ainsi la section proche du centre 16. La deuxième portion 10B ayant la progression curviligne jouxte alors respectivement celles-ci selon une direction circonférentielle U. Les deux portions 10A, 10B sont séparées l’une de l’autre par une ligne de séparateur 20 (indiquée en traits pointillés). Dans l’exemple de mode de réalisation, cette ligne s’étend de manière linéaire et parallèle aux radiales R. La ligne de séparation 20 croise la surface de coupe principale 6 au niveau d’une intersection extérieure S1 et de préférence également au niveau d’une intersection intérieure S2. L’intersection extérieure S1 est de préférence dans une plage entre 0,7 fois le rayon r et 0,9 fois le rayon r. La région de la surface de dépouille 10 qui jouxte l’intersection extérieure S1 forme la section extérieure 18 décrite ci-dessus. Dans ce mode de réalisation également, cette dernière s’étend donc de façon incurvée en continu dans une direction circonférentielle U jusqu’à la goujure 12. En revanche, l’intersection interne S2 est de préférence inférieure à 0,2 fois et, en particulier, inférieure à 0,1 fois le rayon r. Foret (2), qui s’étend le long d’un axe de rotation (4) et a un rayon (r) ainsi qu’une pluralité de surfaces de coupe principales (6), qui s’étendent chacune dans la direction de l’axe de rotation (4) à partir d’un bec (8) situé sur le rayon (r), dans lequel une surface de dépouille (10) respective jouxte les surfaces de coupe principales (6) dans une direction circonférentielle (U), forme un angle de dépouille (a, b1,b2) par rapport à un plan horizontal (H) orienté perpendiculairement à un axe de rotation (4), et se transforme le long de sa progression ultérieure en une goujure (12), caractérisé en ce que - vue dans une coupe verticale parallèle à l’axe de rotation (4) - une section extérieure (18) de la surface de dépouille (10) dans la région du bec (8) a une progression incurvée, et une section proche du centre (16) dans la région de l’axe de rotation a une progression linéaire. Foret (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la coupe proche du centre (16) ayant la progression linéaire est conçue pour être au moins dans une plage supérieure à 0,1 fois, ou supérieure à 0,2 fois, et de préférence jusqu’à 0,5 fois le rayon (r). Foret (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section extérieure (18) ayant la progression incurvée est conçue pour être au moins dans une plage supérieure à 0,9 fois le rayon (r). Foret (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur de l’angle de dépouille (b1) sur la surface de coupe principale (6) dans la section extérieure (18) est supérieure à la valeur de l’angle de dépouille (a) dans la section proche du centre (16). Foret (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’angle de dépouille (a) dans la section proche du centre (16) a une valeur dans la plage de 8° à 10°. Foret (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’angle de dépouille (b1.2b) dans la section extérieure (18) augmente d’une première valeur à une deuxième valeur, en partant de la surface de coupe principale (6) dans une direction périphérique (U). Foret (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première valeur se situe dans la plage de 10° à 20°. Foret (2) selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième valeur se situe dans la plage de 20° à 40°. Foret (2) selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la première valeur dans une direction circonférentielle (U) est mesurée à une première distance angulaire de 5° par rapport à la surface de coupe principale (6), et la deuxième valeur dans une direction circonférentielle (U) est mesurée à une deuxième distance angulaire de 15° par rapport à la surface de coupe principale (6). Foret (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section extérieure (18) ayant la progression incurvée s’étend jusque dans la goujure (12). Foret (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coupe proche du centre (16) ayant la progression linéaire s’étend jusque dans la goujure (12). Foret (2) selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la surface de dépouille (10) est divisée dans une direction circonférentielle (U) par une ligne de séparation (20) en une première portion (10A) faisant face à la surface de coupe principale (6) et en une deuxième portion (10B) faisant face à la goujure (12), dans lequel la ligne de séparation (20) s’étend de l’intérieur vers l’extérieur, et la surface de coupe principale (6) croise au moins une intersection extérieure (S1), dans lequel, vue en coupe verticale, la première portion (10A) s’étend d’une manière linéaire et la deuxième portion (10B) s’étend d’une manière incurvée, dans lequel l’intersection extérieure (S1) est de préférence située à plus de 0,7 fois, et en particulier plus de 0,9 fois le rayon (r). Foret (2) selon la revendication précédente, moyennant quoi la ligne de séparation (20) croise en outre la surface de coupe principale (6) au niveau d’une intersection interne (S2), qui est située de préférence à moins de 0,2 fois et en particulier à moins de 0,1 fois le rayon (r). Foret (2) selon l’une des deux revendications précédentes, dans lequel la ligne de séparation (20) est orientée de manière linéaire, en particulier parallèlement à une radiale (R) qui passe par l’axe de rotation (4) et par le bec (8).