OUTIL DE COUPE ROTATIF ET PROCEDE DE PERÇAGE ORBITAL METTANT EN OEUVRE UN TEL OUTIL DOMAINE TECHNIQUE [0001]L'invention se rapporte à un outil de coupe rotatif et un procédé de perçage orbital qui met en oeuvre un tel outil. [0002] Le domaine de l'invention est celui du perçage de matériaux durs, tels que des métaux durs, utilisant des outils de coupe nécessitant une lubrification pour réaliser des perçages dans ces matériaux qui sont en général assemblés en empilage. De tels empilages de métaux durs se trouvent par exemple dans les structures d'aéronefs du secteur aéronautique ou de véhicules du secteur automobile. [0003] L'invention s'applique donc au perçage de matériaux durs, en particulier, mais non exclusivement, au perçage de métaux, notamment d'empilage de couches épaisses de ces matériaux, plus spécialement de métaux durs tels que le titane ou des alliages de titane. La gamme de dureté visée, mesurée en nombre de Brinell (unité HB), se situe entre environ 120 HB pour l'acier doux et 550 HB pour le verre, en passant pas 250 HB pour l'acier inoxydable et 500 HB pour le titane. ETAT DE LA TECHNIQUE [0004]Jusqu'à présent, le perçage en pleine matière ou en finition d'un alésage lorsque le perçage nécessite des reprises à réaliser dans des matières - ou dans un empilage de matières - de fortes épaisseurs, est généralement mis en oeuvre par des opérations axiales de perçage à l'aide de fraiseuses équipées de forets. Ces perçages sont assistés, dans la plupart des cas, d'un arrosage important d'huile de lubrification par l'extérieur pour permettre la poursuite de la coupe en préservant les éléments coupants. [0005] Le perçage en pleine matière ou en finition d'alésage dans des matières dures de fortes épaisseurs, en particulier de métaux, génèrent classiquement des coupelles et des bavures importantes en sortie des matières. En particulier dans le cas d'empilage où les matières sont séparées par des jeux inhérents à l'assemblage, ces bavures et ces coupelles - ainsi que les huiles de coupe - polluent les pièces percées par les copeaux et les aspersions de lubrifiant. [0006] Dans certains secteurs d'activité - en particulier dans le domaine de l'automobile ou de l'aéronautique - il est recommandé de ne pas laisser ces empilages de matières avec des bavures, des copeaux de coupelles et des résidus d'huile de coupe. Pour cela, les pièces assemblées sont dégroupées pour ébavurage et nettoyage, puis remontage suivi éventuellement d'un alésage manuel de réalignement des pièces assemblées. Un tel dégroupage-regroupage est pénalisant en temps, en cycle et en coût. [0007] De plus, les efforts de poussée du perçage axial nécessitent d'être équilibrés en contre-pression par un outillage approprié. EXPOSE DE L'INVENTION [0008] L'invention vise à s'affranchir de ces complications qui sont pénalisantes en temps et en coût, en prévoyant de réaliser le perçage en une seule passe par un usinage en plongée orbitale à l'aide de dents de forme particulière en liaison avec une lubrification particulière. [0009] Plus précisément, la présente invention se rapporte à un outil de coupe rotatif autour d'un axe de rotation et équipé d'un module actif muni de dents de coupe, lequel module actif présente une extrémité étagée sur au moins un étage pour éliminer une coupelle de sortie de matière et au moins deux dents de coupe formées d'une extrémité coupante radiale et de bords axiaux délimités par des goujures de remontée de copeaux de matière. Au moins deux canaux, formés dans l'outil par enroulement hélicoïdal autour d'un axe central, sont aptes à transmettre jusqu'au module actif un fluide de lubrification à base d'une huile de dispersion de nanoparticules. [0010] De manière préférée, chaque canal débouche sur une dent de coupe. [0011]Avantageusement, le fluide de lubrification est un mélange d'air et d'huile de dispersion de nanoparticules. [0012] L'invention a également pour objet un procédé de perçage orbital de matériaux durs mettant en oeuvre l'outil ci-dessus. Dans le procédé, cet outil de coupe est entraîné en rotation propre autour de son axe central qui reste parallèle à l'axe central d'un perçage à réaliser dans les matériaux et qui se déplace en rotation orbitale autour d'un axe de perçage. La coupe des matériaux est effectuée dans un rapport de diamètres entre le diamètre de coupe et le diamètre du perçage à réaliser supérieur à 50%. Une force d'entraînement est exercée sur l'outil pour réaliser la coupe selon une avancée hélicoïdale de l'outil dans les matériaux. De plus, une nano-lubrification au niveau de la coupe est fournie par transmission centrale d'un fluide à travers l'outil et une remontée de copeaux découpés est réalisée par aspiration le long de goujures formées sur l'outil. [0013] L'opération de perçage peut alors être effectuée sans coupelle de sortie de matières, en générant des bavures trop faibles pour nécessiter l'ébavurage et des copeaux de petites dimensions et légers, pouvant être aspirés en continu. [0014] Le perçage peut être réalisé dans des matières ou des empilages de matières de fortes épaisseurs, et le rapport entre les diamètres de coupe et de perçage final résulte d'un compromis entre la conservation de rigidité de l'outil et l'espace de remontée des copeaux, en particulier un rapport de l'ordre de 75% est un bon compromis. The invention relates to a rotary cutting tool and an orbital piercing method which uses such a tool. BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] The invention relates to a rotary cutting tool and an orbital piercing method which implements such a tool. The field of the invention is that of drilling hard materials, such as hard metals, using cutting tools requiring lubrication to make holes in these materials which are generally assembled in stacking. Such stacks of hard metals are found, for example, in the aircraft structures of the aeronautical sector or of vehicles of the automotive sector. The invention therefore applies to the drilling of hard materials, particularly, but not exclusively, drilling metal, including stacking thick layers of these materials, especially hard metals such as titanium or aluminum. titanium alloys. The target hardness range, measured in Brinell number (HB unit), is between about 120 HB for mild steel and 550 HB for glass, passing 250 HB for stainless steel and 500 HB for titanium. . STATE OF THE ART [0004] Until now, the drilling in full material or finish of a bore when drilling requires rework to be carried out in materials - or in a stack of materials - of high thicknesses, is generally used. implemented by axial drilling operations using milling machines equipped with drills. These holes are assisted, in most cases, a significant watering of lubricating oil from the outside to allow the continuation of cutting by preserving the cutting elements. Drilling in full material or boring finish in hard materials of high thicknesses, especially metals, conventionally generate cups and significant burrs output materials. Especially in the case of stacking where the materials are separated by games inherent in the assembly, these burrs and these cups - as well as cutting oils - pollute the parts pierced by chips and lubricant sprays. In certain sectors of activity - particularly in the field of the automobile or aeronautics - it is recommended not to leave these stacks of materials with burrs, cup chips and oil residues cutting. For this, the assembled parts are unbundled for deburring and cleaning, then reassembly possibly followed by a manual boring of realignment of the assembled parts. Such unbundling and grouping is penalizing in time, cycle and cost. In addition, the thrust forces of the axial drilling require to be balanced against back pressure by appropriate tools. SUMMARY OF THE INVENTION [0008] The object of the invention is to overcome these complications, which are penalizing in time and cost, by providing for drilling in a single pass by machining in orbital diving using teeth. of particular shape in connection with a particular lubrication. More specifically, the present invention relates to a rotary cutting tool around an axis of rotation and equipped with an active module provided with cutting teeth, which active module has a stepped end on at least one stage for removing a material outlet cup and at least two cutting teeth formed of a radial cutting end and axial edges delimited by material chip rising flutes. At least two channels, formed in the tool by helical winding around a central axis, are able to transmit to the active module a lubrication fluid based on a nanoparticle dispersion oil. Preferably, each channel opens on a cutting tooth. Advantageously, the lubricating fluid is a mixture of air and nanoparticle dispersion oil. The invention also relates to an orbital drilling method of hard materials using the tool above. In the method, this cutting tool is driven in its own rotation about its central axis which remains parallel to the central axis of a hole to be made in the materials and which moves in orbital rotation around a drilling axis. The cutting of the materials is performed in a ratio of diameters between the cutting diameter and the diameter of the bore to achieve greater than 50%. A driving force is exerted on the tool to perform the cutting according to a helical advance of the tool in the materials. In addition, a nano-lubrication at the cutting is provided by central transmission of a fluid through the tool and a rise of cut chips is achieved by suction along flutes formed on the tool. The drilling operation can then be performed without a material outlet cup, generating burrs too low to require deburring and chips small and lightweight, which can be sucked continuously. Drilling can be carried out in materials or stackings of high thickness materials, and the ratio between the cutting diameter and final drilling results from a compromise between the tool's stiffness retention and space chip recovery, especially a ratio of around 75% is a good compromise.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0015] D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - les figures la à 1c, des vues longitudinale et aux extrémités d'un exemple d'outil de coupe selon l'invention ; - la figure 2, une vue perspective de cet outil de coupe ; - la figure 3, une vue détaillée du module de coupe de l'outil de la figure 1 selon un autre angle de vue, et - la figure 4, une vue de cet outil pendant son travail de coupe.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES [0015] Other data, characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the following nonlimited description, with reference to the appended figures which represent, respectively: FIGS. longitudinal and at the ends of an exemplary cutting tool according to the invention; - Figure 2, a perspective view of this cutting tool; - Figure 3, a detailed view of the cutting module of the tool of Figure 1 according to another angle of view, and - Figure 4, a view of this tool during its cutting work.
30 DESCRIPTION DETAILLEE [0016] En référence aux vues longitudinale et en extrémités amont et aval des figures la à 1c, ainsi que sur la vue perspective de la figure 2, un outil de coupe 1 selon l'invention se compose successivement, le long d'un axe central de rotation propre X'X, d'une partie aval cylindrique 10 couplée à une portion conique 20, d'angle ici égal à environ 3°, elle-même prolongée par un module actif amont 30. [0017] La partie cylindrique 10 sert de manchon en prise avec un système d'entraînement en rotation 2 selon l'axe X'X et en orbite autour d'un deuxième axe de rotation central et fixe. Le travail de coupe autour du deuxième axe de rotation sera décrit plus loin en référence à la figure 3. Pour une bonne tenue de l'outil dans un porte-outil dudit système, qu'il soit mandrin à pince ou porte-outil fretté, la partie cylindrique 10 a un diamètre de tolérance de niveau h6. De préférence, ce diamètre est égal ou supérieur au diamètre de la partie active 30 de l'outil, de manière à conserver une rigidité optimale. La portion conique 20 présente, dans sa section la plus importante, un diamètre qui reste inférieur à celui de la partie active 30. [0018] La partie cylindrique 10 est terminée en ses extrémités 14 et 15 par des chanfreins 4 et 5, raccordant respectivement à la portion conique 20 et au porte-outil 40 du système de rotation. Un chanfrein 6 raccorde également la portion conique 20 au module actif 30. [0019] Dans le but de refroidir la zone de travail, l'outil 1 est doté de deux canaux hélicoïdaux 3a et 3b permettant d'amener un fluide de lubrification jusqu'au module actif 30 de l'outil. Ces canaux de lubrification sont enroulés hélicoïdalement au tour de l'axe X'X de l'outil. [0020]Chaque canal 3a, 3b, débouche dans le module actif 30 à l'extrémité coupante radiale 31a, 31b d'une dent de découpe 32a, 32b. Le nombre de canaux de lubrification est égal au nombre d'arêtes de coupe de l'outil. L'outil illustré comporte deux dents et deux canaux à titre d'exemple. Dans d'autres variantes, 3 ou 4 dents, voire plus, correspondant à autant de canaux, peuvent être mises en oeuvre. [0021]L'arrivée du lubrifiant dans l'outil 1 est recueillie dans une cuvette d'alimentation 50 avant distribution dans les canaux de lubrification 3a et 3b par une mise en pression par un compresseur d'air approprié (non représentée). Le lubrifiant est constitué d'un mélange d'air et d'huile dans laquelle des nanoparticules ont été préalablement dispersée selon une technologie connue. Les nanoparticules peuvent être par exemple des nanotubes de carbone ou des fullerènes de bisulfures métalliques. [0022] Le module actif 30 de l'outil 1 de coupe rotatif est plus précisément illustré par la figure 3. Le diamètre de ce module a une tolérance de niveau h9 lorsqu'il assure des tolérances d'alésage correspondantes. La longueur « L » de ce module actif 30, mesurée sur l'axe X'X, peut être égale ou proche de son diamètre. [0023] L'extrémité de ce module actif est étagée pour éliminer, pendant la phase de perçage, la coupelle de sortie de matière. Pour ce faire, une dent 32a coupe de préférence au centre, sensiblement sur l'axe X'X, et la valeur d'un premier étage 34 est d'environ 0,4mm, soit la largeur de l'extrémité 31a de la dent. [0024]Avantageusement, la largeur de l'étage 34 peut être augmentée en fonction du diamètre du perçage à réaliser et/ou de la matière à usiner. Il est possible de prévoir plus d'un étage et le nombre d'étages peut aussi être fonction de ces mêmes raisons. [0025] Une dépouille radiale primaire 36 forme un angle de 6 à 12° par rapport à un plan orthogonal à l'axe X'X. Une dépouille axiale primaire 38 se situe entre 4 et 10° sur l'axe X'X, suivie d'une dépouille axiale secondaire 39 de 20 à 35° par rapport à ce même axe. [0026]Chaque dent de coupe 32a, 32b présentent des bords axiaux 35, 37 qui délimitent des goujures 33 de remontée de copeaux de matière. Les bords axiaux 35, 37, se situent de 6 à 12° sur l'axe X'X. [0027] En référence à la figure 4, l'outil de coupe 1 est illustré en fonctionnement. Il se déplace en plongée axiale selon la flèche « V », perpendiculairement à la face plane supérieure Fs des matériaux à percer, et en rotation propre selon la flèche courbe « R » autour de son axes X'X. Le déplacement qui en résulte est hélicoïdal, comme représenté par la portion d'hélice « H ». Le système de commande applique une force « F » d'intensité et de direction exercée par le porte-outil 40 sur l'outil 1 pour réaliser la coupe. [0028] L'outil de coupe 1 est également entraîné en rotation par le système de commande et le porte-outil 40 autour de l'axe central A'A du perçage à effectuer dans un empilement 60 de couches de matériaux 61, 62. La coupe de ces matériaux est effectuée dans un diamètre Dl égal au diamètre en extrémité de coupe de l'outil 1 et inférieur au diamètre D2 du perçage final à réaliser. [0029] L'outil suit alors un déplacement orbital autour de l'axe de perçage A'A. De plus, la nano-lubrification au niveau de la coupe est fournie par la transmission centrale par les canaux. Le mélange d'air et d'huile de la nanolubrification brûle sur l'arête de coupe et ne pollue pas l'assemblage. Une remontée de copeaux découpés est réalisée par aspiration le long des goujures de l'outil. [0030] Le rapport D2/D1 entre les deux diamètres de coupe et de perçage est le plus important possible pour ne pas perdre en rigidité d'outil, mais laisse de l'espace à la remontée des copeaux. Ce rapport résulte donc d'un compromis entre la conservation de rigidité de l'outil et l'espace de remontée des copeaux. Un rapport supérieur à 50%, en particulier compris entre 65 et 80% est recherché. Un rapport de l'ordre de 75% représente en général un compromis optimisé. [0031]L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits ou représentés. Il est par exemple possible d'utiliser plusieurs types de lubrifiant pouvant compléter la nano-lubrification : arrosage par émulsion d'huile de coupe ou circulation d'air comprimée ou équivalent. DETAILED DESCRIPTION [0016] Referring to the longitudinal views and at the upstream and downstream ends of FIGS. 1a to 1c, as well as to the perspective view of FIG. 2, a cutting tool 1 according to the invention is successively composed, along a central axis of own rotation X'X, a cylindrical downstream portion 10 coupled to a conical portion 20, of angle here equal to about 3 °, itself extended by an upstream active module 30. [0017] cylindrical portion 10 serves as a sleeve engaged with a rotation drive system 2 along the axis X'X and orbiting a second axis of central and fixed rotation. The cutting work around the second axis of rotation will be described below with reference to FIG. 3. For a good holding of the tool in a tool holder of said system, whether it is a collet chuck or a toolholder hoop, the cylindrical portion 10 has a tolerance diameter of level h6. Preferably, this diameter is equal to or greater than the diameter of the active portion 30 of the tool, so as to maintain optimal rigidity. The conical portion 20 has, in its largest section, a diameter which remains smaller than that of the active portion 30. The cylindrical portion 10 is terminated at its ends 14 and 15 by chamfers 4 and 5, respectively connecting to the conical portion 20 and the tool holder 40 of the rotation system. A chamfer 6 also connects the conical portion 20 to the active module 30. In order to cool the working area, the tool 1 is provided with two helical channels 3a and 3b for supplying a lubricating fluid up to to the active module 30 of the tool. These lubrication channels are wound helically around the axis X'X of the tool. Each channel 3a, 3b, opens into the active module 30 at the radial cutting end 31a, 31b of a cutting tooth 32a, 32b. The number of lubrication channels is equal to the number of cutting edges of the tool. The illustrated tool has two teeth and two channels as an example. In other variants, 3 or 4 teeth or more, corresponding to as many channels, can be implemented. The arrival of the lubricant in the tool 1 is collected in a feed cup 50 before dispensing into the lubrication channels 3a and 3b by pressurizing by a suitable air compressor (not shown). The lubricant consists of a mixture of air and oil in which nanoparticles have been previously dispersed according to a known technology. The nanoparticles may be, for example, carbon nanotubes or metal bisulfide fullerenes. The active module 30 of the rotary cutting tool 1 is more specifically illustrated in Figure 3. The diameter of this module has a level tolerance h9 when it ensures corresponding bore tolerances. The length "L" of this active module 30, measured on the axis X'X, may be equal to or close to its diameter. The end of this active module is stepped to eliminate, during the drilling phase, the material outlet cup. To do this, a tooth 32a preferably cuts in the center, substantially on the axis X'X, and the value of a first stage 34 is about 0.4mm, the width of the end 31a of the tooth . Advantageously, the width of the stage 34 may be increased depending on the diameter of the hole to be made and / or the material to be machined. It is possible to provide more than one floor and the number of floors can also be a function of these same reasons. A primary radial relief 36 forms an angle of 6 to 12 ° with respect to a plane orthogonal to the axis X'X. A primary axial clearance 38 is between 4 and 10 ° on the axis X'X, followed by a secondary axial clearance 39 of 20 to 35 ° with respect to this same axis. Each cutting tooth 32a, 32b have axial edges 35, 37 which define flutes 33 for material chip recovery. The axial edges 35, 37 lie from 6 to 12 ° on the axis X'X. Referring to Figure 4, the cutting tool 1 is illustrated in operation. It moves in axial dive according to the arrow "V", perpendicular to the upper planar face Fs of the materials to be pierced, and in own rotation according to the curved arrow "R" around its axis X'X. The resulting displacement is helical, as represented by the helix portion "H". The control system applies a force "F" of intensity and direction exerted by the tool holder 40 on the tool 1 to make the cut. The cutting tool 1 is also rotated by the control system and the tool holder 40 around the central axis A'A of the drilling to be performed in a stack 60 of layers of materials 61, 62. The cutting of these materials is performed in a diameter D1 equal to the diameter at the cutting end of the tool 1 and less than the diameter D2 of the final hole to be made. The tool then follows an orbital movement around the drilling axis A'A. In addition, the nano-lubrication at the cutting level is provided by the central transmission through the channels. The air and oil mixture of nanolube burns on the cutting edge and does not pollute the assembly. A rise of cut chips is carried out by suction along the flutes of the tool. The ratio D2 / D1 between the two cutting and drilling diameters is the largest possible not to lose tool stiffness, but leaves space for the recovery of chips. This ratio therefore results from a compromise between the tool stiffness conservation and the chip recovery space. A ratio greater than 50%, in particular between 65 and 80% is sought. A ratio of around 75% generally represents an optimized compromise. The invention is not limited to the examples described or shown. For example, it is possible to use several types of lubricant that can complete the nano-lubrication: watering by emulsion cutting oil or compressed air circulation or equivalent.