Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02735358 2011-02-25
WO 2010/031946 PCT/FR2009/051697
OUTIL DE COUPE PLAT ET PORTE-OUTIL ASSOCIE
La présente invention concerne un outil de coupe,
tournant ou fixe, destiné à l'usinage d'éléments
réalisés en matière dure et/ou abrasive, lequel outil
est constitué d'au moins une partie active présentant
des propriétés de dureté et/ou d'abrasion supérieures à
celles de la matière à usiner, et d'une partie passive
destinée à coopérer avec un porte-outil comportant une
pince.
Il est connu à ce jour de réaliser des outils
permettant ce type d'usinage, constitués par un corps
cylindrique en carbure ou en acier, ou autre matériau,
à l'extrémité duquel sont prévues des réservations dans
lesquelles sont rapportées des plaquettes hautement
abrasives.
Ces plaquettes sont fixées par l'intermédiaire
d'une brasure, par une vis la traversant et se vissant
dans le corps de l'outil, ou encore par des pattes de
maintien, etc.
Une fois fixée, la plaquette sera affutée selon
les besoins pour la rendre coupante.
De telles opérations pour obtenir un outil de
coupe à haut pouvoir d'abrasion rendent celui-ci d'un
coût élevé.
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Ce type d'outil bien connu est destiné à être mis
en place entre les mors d'une pince ou mandrin,
définissant au centre un alésage sur toute la hauteur.
L'outil est ensuite immobilisé à l'aide d'un écrou de
serrage ou de vis latérales, par exemple.
Une telle réalisation est complexe, onéreuse, et
présente l'inconvénient d'être d'une fabrication
imprécise.
En effet, les réservations réalisées sur le corps
de l'outil sont sources de défaut, par exemple lorsque
l'on brase les plaquettes abrasives, car on ne maîtrise
pas l'épaisseur de la brasure. Il y a donc un problème
de positionnement de la matière coupante qui n'est pas
dans l'axe de l'outil, ce qui crée un outil de mauvaise
qualité. De plus, les petits outils sont difficilement
réalisables car il n'y a pas de place pour y mettre une
ou plusieurs vis, une ou plusieurs brides et dans le
cas de la brasure, celle-ci ne sera pas assez précise.
Le but recherché par la présente invention est
donc de créer un outil de coupe tournant ou fixe, d'une
grande précision, qui sera destiné à l'usinage, le
fraisage en plan, le surfaçage, le perçage, la gravure,
etc., et ceci à partir de matériaux déjà existants et
servant précisément à réaliser les plaquettes
rapportées précitées, et qui sont constituées par des
agglomérés de polycristallin diamant (PCD), ou encore
en nitrure de bord cubique (PCBN), ou aussi en carbure
de tungstène (CW).
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A cet effet, l'invention concerne un outil de
coupe, tournant ou fixe, destiné à l'usinage d'éléments
réalisés en matière dure et/ou abrasive, constitué d'au
moins une partie active présentant des propriétés de
dureté et/ou d'abrasion supérieures à celles de la
matière à usiner, et d'une partie passive destinée à
coopérer avec un porte-outil comportant une pince,
caractérisé en ce que la partie active et la partie
passive dudit outil sont formées par une plaquette
monobloc définissant les deux parties, obtenue
directement à partir d'un flan d'épaisseur constante
prédéterminée et de dureté correspondant à celle de la
partie active, de manière à obtenir un outil plat, et
en ce que sa partie passive est longiligne et de
section constante, globalement quadrangulaire, destinée
à coopérer avec un logement de section correspondante
de la pince, dans lequel logement se monte directement
l'outil plat monobloc ainsi formé, pour fixation par
serrage dans la pince.
Ainsi, grâce à la précision du ou des logements de
section correspondant à celle de l'outil-plaquette,
pouvant être rectangulaire, trapézoïdale, carrée, et
son positionnement dans la pince, il est possible d'y
emboîter facilement l'outil plat, la partie coupante
étant positionnée de manière précise, par exemple au
centre ou dans l'axe transversal, ou autre.
Ainsi, et selon l'avantage majeur de l'invention,
le corps intermédiaire cylindrique de l'outil, en
carbure ou en acier selon l'art antérieur, est supprimé
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pour faire place à un outil monobloc non cylindrique
obtenu directement par découpe dans un flan d'un
aggloméré du type précité, donc plat.
L'invention trouvera son application dans
l'industrie pour l'usinage de matières très abrasives
telles que l'aluminium, le titane, le carbone sous ses
différentes formes, le plastique chargé de verre, la
bakélite, l'or, le bois (médium), etc.
Enfin, il faut citer le fait qu'il y avait une
réelle difficulté de passer de la technologie actuelle
basée sur l'utilisation d'un outil cylindrique à queue
également cylindrique, sur lequel on rapporte une
plaquette abrasive, à la technologie selon l'invention
en réalisant un outil plat et monobloc sans pièce
rapportée. Il s'agit bien là d'un préjugé vaincu
témoignant d'une réelle activité inventive.
L'invention concerne également les
caractéristiques qui ressortiront au cours de la
description qui va suivre, et qui devront être
considérées isolément ou selon toutes leurs
combinaisons techniques possibles.
Cette description donnée à titre d'exemple non
limitatif, fera mieux comprendre comment l'invention
peut être réalisée en référence aux dessins annexés sur
lesquels:
La figure 1 représente une vue en perspective
éclatée d'un porte-outil et de son outil-plaquette
associé.
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La figure 2 représente en perspective l'ensemble
porte-outil et outil-plaquette après montage.
La figure 3 représente une vue en plan selon la
figure 2.
5 La figure 4 représente une vue de dessus selon la
figure 2.
La figure 5 représente une vue en coupe selon la
ligne VV de la figure 4.
La figure 6 représente, à échelle agrandie, une
pince de porte-outil, en perspective, selon la
réalisation des figures 1 à 5.
La figure 7 est une vue de dessus selon la figure
6.
Les figures 8 et 9 sont des vues latérales selon
les deux axes perpendiculaires de la figure 7.
La figure 10 est une vue en perspective selon la
figure 6, après montage d'un outil-plaquette.
Les figures 11 et 12 représentent une pince de
porte-outil, respectivement en perspective et en vue de
dessus, selon un premier mode de réalisation.
Les figures 13 et 14 représentent une pince de
porte-outil, respectivement en perspective et en vue de
dessus, selon un second mode de réalisation.
Les figures 15 et 16 représentent une pince de
porte-outil, respectivement en perspective et en vue de
dessus, selon un troisième mode de réalisation.
Les figures 17 et 18 représentent une pince de
porte-outil, respectivement en perspective et en vue de
dessus, selon un quatrième mode de réalisation.
Les figures 19 et 20 représentent une pince de
porte-outil, respectivement en perspective et en vue de
dessus, selon un cinquième mode de réalisation.
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Les figures 21 et 22 représentent une pince de
porte-outil, respectivement en perspective et en vue de
dessus, selon un sixième mode de réalisation.
Les figures 23 et 24 représentent un outil,
respectivement vu en plan et en bout, selon les figures
11 et 12.
Les figures 25 et 26 représentent un outil,
respectivement vu en plan et en bout, selon les figures
13 - 14 et 15 - 16.
Les figures 27 et 28 représentent un outil,
respectivement vu en plan et en bout, selon les figures
17 et 18.
Les figures 29 et 30 représentent un outil,
respectivement vu en plan et en bout, selon les figures
19 et 20.
Les figures 31 et 32 représentent un outil,
respectivement vu en plan et en bout, selon les figures
21 et 22.
L'outil de coupe 1,1A,1B,1C,1D, qui peut être
tournant ou fixe selon les applications, est destiné à
l'usinage d'éléments réalisés en matière dure et/ou
abrasive, constitué d'au moins une partie active
présentant des propriétés de dureté et/ou d'abrasion
supérieures à celles de la matière à usiner, et d'une
partie passive destinée à coopérer avec un porte-outil
2 comportant une pince 7.
Selon une première caractéristique de l'invention,
la partie active PA et la partie passive PP
dudit outil sont formées par une plaquette monobloc
définissant les deux parties, obtenue directement à
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partir d'un flan d'épaisseur constante prédéterminée et
de dureté correspondant à celle de la partie active
PA , de manière à obtenir un outil plat.
Selon une deuxième caractéristique de l'invention,
la partie passive PP de la même plaquette-outil est
longiligne et de section constante, globalement
quadrangulaire, destinée à coopérer avec un logement
3,3A,3B,3C,3D de section correspondante de la pince 7,
dans lequel logement 3,3A,3B,3C,3D se monte directement
l'outil plat monobloc 1,1A,1B,1C,1D ainsi formé, pour
fixation par serrage dans la pince 7.
Selon un premier exemple de réalisation, le
matériau constitutif du flan à partir duquel il est
réalisé est un polycristallin Diamant (PCD) aggloméré
constitué de poudre de diamant et d'un liant cobalt,
sur une base en carbure, l'ensemble étant compacté.
Selon un second exemple de réalisation, le
matériau constitutif du flan à partir duquel est
réalisé l'outil est un nitrure de bord cubique (PCBN).
Selon un troisième exemple de réalisation, le
matériau constitutif du flan à partir duquel est
réalisé l'outil est un carbure de tungstène monobloc
(CW).
Selon les différents modes de réalisation montrés
sur l'ensemble des figures, à l'exception de celui
représenté sur les figures 17, 18 et 27, 28, le flan à
partir duquel est réalisé l'outil est constitué par
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deux strates 4,5, l'un neutre 4 constituant un support,
l'autre 5 abrasif étant constitué par le PCD ou PCBN
déposé sur une face du support, pour constituer un flan
d'épaisseur voulue.
Selon le mode de réalisation des figures 17, 18 et
27, 28, le flan à partir duquel est réalisé l'outil est
constitué par trois strates 4.5.4, l'un 5 central
constitué par le PCD ou PCBN, les deux autres 4
externes, situés de part et d'autre de la couche
centrale 5 constituant des support en carbure, pour
constituer un flan d'épaisseur voulue.
Selon ce dernier cas particulier, s'agissant en
fait d'un foret, sa partie coupante 5 se situe entre
ses deux faces en carbure 4, selon un angle au sommet
prédéterminé, le logement réalisé dans la pince (voir
figure 18) dans lequel il se monte étant de section
rectangulaire et réalisé symétriquement selon ses axes
perpendiculaires XX',YY'.
Selon une des caractéristiques de l'invention,
l'outil-plaquette est obtenu directement à partir du
flan, par découpe.
En référence aux figures 11 et 12 selon le premier
exemple de réalisation de l'outil-plaquette 1, celui-ci
est de section globalement quadrangulaire, avec des
dépouilles d . Le logement correspondant 3,
comportant les mêmes dépouilles, est réalisé
symétriquement ou non à l'un des axes XX' d'une pince
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de serrage 7 du porte-outil 2. Le même logement 3 est
situé d'un côté de l'autre axe YY' de la même pince 7.
Selon le deuxième mode de réalisation des figures
13 et 14, faisant intervenir l'outil-plaquette lA,
ceux-ci sont au nombre de deux disposés de part et
d'autre d'un axe central de la pince 7A.
Toujours selon ce mode de réalisation, les outils-
plaquettes lA sont en biseau à leur extrémité active et
se logent, comme précédemment, dans des logements
quadrangulaires comportant des dépouilles d , mais
réalisées de part et d'autre de l'axe XX', et au-dessus
et en-dessous de l'axe YY'. Un trou central 8 est prévu
également dans la pince 7A, de manière à insérer un
élément de guidage cylindrique 9, un foret cylindrique,
une fraise cylindrique ou un taraud. Des trous de
lubrification 10 sont prévus de manière à amener un
lubrifiant en cours d'usinage.
Le deuxième mode de réalisation représenté sur les
figures 15 et 16 diffère essentiellement en ce que des
ailettes de renfort 11 sont prévues à proximité des
outils-plaquettes lA.
Selon un troisième mode de réalisation, et comme
déjà évoqué ci-dessus, les figures 17 et 18 mettant en
oeuvre l'outil-plaquette 1B, en fait un foret plat,
présente un logement 3B parfaitement centré selon les
axes XX' et YY' de la pince 7B.
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Selon la quatrième variante de réalisation,
représentée sur les figures 19 et 20 mettant en oeuvre
l'outil-plaquette 1C, celui-ci présente une extrémité
plate et se monte dans un logement 3C de la pince 7C,
5 de manière asymétrique par rapport à l'axe XX', et d'un
côté de l'axe YY'.
Selon un cinquième mode de réalisation, représenté
sur les figures 21 et 22 mettant en oeuvre un outil-
10 plaquette 1D dans un logement 3D de la pince 7D, ledit
logement étant centré selon l'axe XX' et situé d'un
côté de l'axe YY'.
Bien entendu, tout autre mode de réalisation
différent de l'outil-plaquette ainsi que de son
logement correspondant, tant dans sa section que dans
son positionnement, fait partie de la présente
invention.
La partie coupante c des plaquettes-outils, en
ce qui concerne le foret, doit être bien entendu au
centre et au bout du foret. Mais il peut être à l'axe
pour les fraises ou pour tout autre logement positionné
à la demande sur la pince. L'outil-plaquette ainsi
maintenu dans la pince servira pour l'usinage, le
fraisage enroulant, le surfaçage, le perçage, le
taraudage, la gravure, notamment en ce qui concerne
l'outil 1D représenté sur les figures 21 - 22 et 31 -
32.
Il est à noter également que si les axes
longitudinaux des outils-plaquettes représentés dans
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tous les exemples de réalisation précités sont
perpendiculaires à la face frontale des pinces 7,
lesdits axes pourront également être inclinés, et donc
non plus perpendiculaires à la même face.
Egalement, toujours selon les mêmes exemples
représentés, si le nombre d'outil-plaquette se limite à
deux, il est certain qu'il pourrait y en avoir
davantage selon l'application.
Le porte-outil 2 pour la mise en oeuvre d'un outil
de coupe 1,1A,1B,1C,1D qui vient d'être décrit, se
compose, comme on peut le voir sur les figures 1 à 5,
de
- un corps cylindrique creux 12 à l'intérieur
duquel est disposée
- une butée longitudinale 13 destinée au
positionnement axial réglable en profondeur de
l'outil 1,1A,1B,1C,1D,
- une pince 7 comportant des mors à effet de
serrage conique, par l'intermédiaire d'
- une bague de serrage 14 exerçant une action sur
les mors, et conséquemment sur l'outil 1 une
fois en place dans
- un logement 3,3A,3B,3C,3D de section
correspondante, positionné entre les mors de la
pince 7.
Ainsi les outils-plaquettes 1 pourront être
réglables pour ajuster la partie dépassant de la pince
7, à l'aide d'une ou plusieurs vis qui, en se vissant,
feront monter la ou les butées de forme plate proche de
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la forme de la partie passive PP de l'outil-
plaquette.
Ainsi les outils-plaquettes pourront coulisser
dans leur logement, ce qui permettra de les régler à
l'aide d'une butée spéciale, à la hauteur voulue, hors
de la pince 7.
Les pinces 7 seront adaptées pour chaque outil-
plaquette 1 (logement 3, fentes de la pince, butée-
poussoir 13, support arrière) . Les pinces 7 pourront
également comporter un renfort derrière la partie
dépassante de l'outil-plaquette ; il maintiendra et
soutiendra l'outil-plaquette pendant le travail.
A propos de la butée de réglage 13, sa partie
poussoir rentre dans la pince 7, d'où la nécessité
d'une forme plate plus petite que l'emplacement de
l'outil-plaquette, avec des jeux de fonctionnement.
Il faut que la partie poussoir de la butée pénètre
dans la pince pour avoir une zone passive la plus
petite possible et diminuer le coût de l'outil. La
partie poussoir des butées pourra être interchangeable,
c'est-à-dire qu'elle peut être plus ou moins longue et
plus ou moins large. Elle est maintenue par exemple par
une goupille. Le réglage fin se fera par des vis qui
sont sur le corps cylindrique qui porte la pince 7.
Dans certains cas, le corps 12 et la pince 7
peuvent être faits d'une seule pièce, et les vis de
réglage positionnées à l'arrière du porte-outil.
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Enfin, à propos des orifices de lubrification 10
s'effectuant à travers la pince 7, ceux-ci seront
orientés pour correspondre à l'orientation la plus
efficace pour la lubrification.
