<Desc/Clms Page number 1>
FRAISES ET BROCHES A COUPE INTEGRALE
La présente invention a pour objet un nouveau principe de disposition de la denture des outils appelés "fraises" et "broches",ainsi que de l'obtention de dentures de disposition conforme à ce principe.
Ce principe est le suivant:
La disposition de la dentre des fraises et des broches doit être telle que les copeaux détachés par ces outils soient d'épaisseur constante sur toute leur longueur, cette épaisseur des copeaux ne dépen- dant que des caractéristiques constructives des outils et non de leurs conditions d'utilisation, ces dernières ne faisant varier que la largeur et la longueur des copeaux.
Les fraises et les broches dont la denture est conçue en application de ce principe ont été appelées "Fraises à coupe intégrale" et "Broches à coupe intégrale" car elles permettent l'utilisation intégrale de la capacité de coupe de leur denture.
Il en résulte: 1 ) Dans le cas du fraisage avec ces outils: une avance de la table par tour de la broche beaucoup plus grande qu'avec les fraises à denture classique.
2 ) Dans le cas du brochage avec ces outils: des broches généralement plus courtes que les broches classiques pour les mêmes opérations.
Des dentures de fraises et de broches conformes au principe de disposition énoncé plus haut peuvent être obtenues en disposant en hélice sur un corps d'outil des dents de profil convenable et dont l'arête coupante est orientée ainsi qu'il est décrit dans les quelques exemples d'outils à coupe intégrale qui suivent.
<Desc/Clms Page number 2>
Description d'une fraise à surfacer du type "rouleau à coupe intérgale"
Une telle fraise se compose essentiellement, comme l'indique la figure I, d'un corps cylindrique muni d'une denture à sa périphérie .
Le corps cylindrique est analogue à celui d'une fraise rouleau classique, avec trou axial et rainure pour clavetage sur la broche de la fraiseuse/
La denture réalisant la coupe intégrale peut être obtenue en disposant les outils élémentaires (dents) qui là composent à inter- valles réguliers suivant une hélice s'enroulant autour du corps. Cette hélice (hélice d'implantation des dents) peut être à pas à droite, ou à gauche.(Une même fraise pouvant d'ailleurs comporter des dents réparties pour moitié suivant une hélice à pas à droite, et pour moitié suivant une hélice à pas à gauche; ceci dans le but de supprimer la composante axiale de la réaction de l'effort de coupe sur la fraise.)
Chaque dent a la forme d'un outil élémentaire (analogue à un outil à charioter de tour) disposé radialement.
Le sens de la rotation de la fraise durant la coupe, celui (droite ou gauche) de l'hélice d'implantation des dents, et l'extrémité de la fraise vers laquelle se trouvent orientées les arêtes coupantes, sont liés entre eux par la loisuivante:
Les arêtes coupantes des dents sont dirigées du côté opposé à celui vers lequel avancerait la fraise si elle était une vis dont le filet serait l'hélice de disposition des dents, et le sens de rotation celui d'utilisation de la fraise.
Les angles de forme des dents sont ceux habituellement employés pour la matière à usiner.
La fig.2 représente la développante de la fraise de la fig.I.
Une telle fraise enlève des copeaux dont l'épaisseur est égale au décalage, parallèlement à l'axe de rotation, de deux dents successives sur l'hélice d'implantation, autrement dit au pas de l'hélice d'implantation des dents divisé par le nombre de dents sur une spire de l'hélice.
<Desc/Clms Page number 3>
C'est l'épaisseur optimum du copeau détachable par une dent de dimensions données dans un matériau déterminé qui définit le décalage axial des dents successives et par conséquent les caractéris- tiques constructives d'une telle fraise (diamètre du corps, pas de l'hélice d'implantation, etc..)
Le décalage des dents par rapport à une génératrice du corps de la fraise a pour but de régulariser le couple opposé par la fraise à la broche qui l'entraîne. xxxx Description d'une fraise à trancher ou à rainurer, à coupe intégrale
Une telle fraise peut être considérée comme résultant de la mise bout à bout de deux fraises rouleau élémentaire à coupe intégrale, l'une à hélice d'implantation des outils à pas à droite, l'autre à pas à gauche, chaque hélice ne comportant qu'une spire, et les dents de l'une alternant avec les dents de l'autre (fig.3).
Le profil à donner aux dents dépend de celui du fond de-la rainure à obtenir.
La fig.4 représente la développée d'une telle fraise.
Si la largeur de la rainure à pratiquer est assez grande on augmente en con séquence la largeur de la fraise et par suite le nombre de spires d'hélice d'implantation des dents.
XXXX Description d'une fraise à surfacer en bout (fraise tourteau) à coupe intégrale
Une telle fraise se compose (fig.5) d'un corps cylin- drique sur lequel sont implantées, suivant une ou plusieurs hélices, des dents dont les arêtes coupantes se trouvent dans des plans per- pendiculaires à l'axe de la fraise et dirigés (la fraise étant en position de travail) du côté de la surface à dresser.
Le sens de rotation de la fraise, celui du pas de l'hélice d'implantation des dents et l'orientation des arêtes coupantes étant liée par la même loi que dans le cas de la fraise rouleau, l'orientation des arêtes coupantes vers le "bout" de la fraise a comme conséquence d'imposer une hélice d'implantation des dents de pas "à gauche" si la rotation de la fraise, vue de "dessus" la surface à dresser, se fait dans le sens des aiguilles d'une montre, et inversement.
<Desc/Clms Page number 4>
L'épaisseur des copeaux est ici encore déterminée par le déca lage, parallèlement à l'axe de la fraise, de deux dents consécutives, et est donc constante le long d'un copeau pour une fraise déterminée.
Comme c'est l'épaisseur optimum du copeau qui détermine ce décalage, et que les fraises de ce genre ont généralement un assez grand diamètre, le pas de l'hélice d'implantation (égal à l'épaisseur du copeau multiplié par le nombre de dents par spire) est assez grand et on pourra disposer les dents suivant plusieurs hélices équidistantes. xxxx Description d'une broche à aléser à coupe intégrale
Une telle broche (fig. 6) est essentiellement composée d'un corps cylindrique ou légèrement conique, muni à sa périphérie d'une denture disposée suivant des hélices d'inclinaison Ó par rapport aux génératrices du corps de l'outil/ ,Le corps est analogue à celui d'une broche classique et muni à ses extrémités des organes habituels d'accrochage et de guidage sur la-brocheuse.
Chaque dent se présente comme un outil élémentaire (analogue à un outil à charioter de tour, par exemple) disposé radialement.
Les hélices de disposition des dents sont à pas à droite ou à gauche, une même broche pouvant-d'ailleurs comporter des dents réparties pour moitié suivant des hélices à pas à droite, et pour moitié suivant des hélices à pas à gauche(ceci dans le but d'annuler le moment de torsion appliqué à la broche par los composantes tangentielles des réactions des efforts de coupe de-chaque dent.)
Le sens d'avancement de la broche durant la coupe, celui (droite ou gauche) du pas des hélices d'implantation des dents, et le côté vers lequel soht orientées les arêtes coupantes, sont liés entre eux par la relation suivante:
"les arêtes coupantes des dents sont orientées en sens inverse de celui dans lequel tournerait la broche avançant dans son. sens de coupe, si la broche était une vis dont les filets seraient les hélices d'implantation des dents."
<Desc/Clms Page number 5>
Le décalage des dents des différentes hélices a pour but de régulariser l'effort de brochage. S'il est (cas de la fig.6) le même pour toutes les hélices, il est égal à un multiple entier (qui est 1 dans le cas de la fig. 6) de la distance entre deux dents consécutives d'une même hélice, divisée par le nombre d'hélices sur la broche.
La hauteur des dents est croissante de l'ayant vers l'arrière de la broche, sur une longueur Il., et constante sur la longueur 12.
La longueur 1- doit être suffisante pour permettre l'accroissement progressif de hauteur des dents depuis une valeur nulle, à l'avant de la broche, jusqu'à la hauteur correspondant à l'épaisseur radiale de matière à enlever, ou une quantité légèrement moindre. e
La longueur 12 tg.Ó où e est l'écartement entre deux hélices d'implantation consécutives (e égale le quotient de la circonférence de la broche par le nombre d'hélices d'implantation des dents.)
La longueur 1est garnie de dents de forme classique, qui assurent la finition de la coupe.
L'épaisseur des copeaux détachés par une telle broche est constante et égale au décalage, par rapport à une génératrice du corps de la broche, de deux dents consécutives sur une hélice. Elle ne dépend que de l'angle et de l'espacement des dents sur une hélice.(Ce dernier étant conditionné par la taille des dents).
En'fait, c'est l'épaisseur optimum de copeau détachable dans un matériau donné qui détermine les caractéristiques de la broche.
Les angles de forme des dents sont ceux habituellement employés pour l'usinage du matériau à brocher.
Description d'une broche à rainurer à coupe intégrale
Une telle broche (fig.7) se présente, en principe comme une broche à aléser du type décrit ci-avant, mais ne comportant de dents que sur une partie de sa surface.(Partie comprise entre gêné-, ratrices distantes de la largeur des rainures à effectuer).
<Desc/Clms Page number 6>
Afin d'annuler les efforts de torsion sur la broche, il convient, comme pour la broche à aléser, de répartir les dents suivant des hélices à gauche et des hélices à droite, les dents d'une hélice à droite alternant avec celles d'une hélice à gauche. Ceci est de plus généralement nécessité par la forme de rainure à obtenir, nécessitant généralement une coupe radiale sur les deux flancs.
La forme de la rainure détermine le profil à donner aux dents. Dans le cas de la figure, la rainure brochée est une rainure de clavette à flancs parallèles. Les outils élémentares (dents) sont donc à arête coupante sensiblement radiale.
Les fraises et les broches "à coupe intégrale" décrits ci-dessus le sont à titre d'exemple d'application du principe de disposition de la denture en rangées hélicoïdales pour obtenir des outils à "coupe intégrale". C'est ce principe de disposition qui constitue le propre de l'invention, en même temps que le principe lui-même des outils à coupe intégrale, découpant des copeaux d'épaisseur constante.
<Desc / Clms Page number 1>
FULL CUT MILLS AND SPINDLES
The object of the present invention is a new principle for the arrangement of the teeth of tools called "cutters" and "spindles", as well as the obtaining of arrangement teeth in accordance with this principle.
This principle is as follows:
The arrangement of the entry of the cutters and spindles must be such that the chips detached by these tools are of constant thickness over their entire length, this thickness of the chips depending only on the constructive characteristics of the tools and not on their working conditions. 'use, the latter only varying the width and length of the chips.
Cutters and spindles whose teeth are designed in accordance with this principle have been called "full cut cutters" and "full cut spindles" because they allow full use of the cutting capacity of their teeth.
This results in: 1) In the case of milling with these tools: a much greater table feed per revolution of the spindle than with conventional tooth milling cutters.
2) In the case of broaching with these tools: spindles generally shorter than conventional spindles for the same operations.
Cutter and spindle teeth in accordance with the arrangement principle stated above can be obtained by arranging in a helix on a tool body teeth of suitable profile and whose cutting edge is oriented as described in the few examples of full-cut tools that follow.
<Desc / Clms Page number 2>
Description of a face milling cutter of the "full-cut roller" type
Such a milling cutter consists essentially, as shown in FIG. I, of a cylindrical body provided with teeth at its periphery.
The cylindrical body is similar to that of a conventional roller milling cutter, with axial hole and keyway on the milling machine spindle /
The toothing effecting the full cut can be obtained by placing the elementary tools (teeth) which compose there at regular intervals following a helix winding around the body. This helix (tooth implantation helix) can be stepped to the right, or to the left. (The same milling cutter can also have teeth distributed half along a right-hand helix, and half along a helix with not to the left; this in order to eliminate the axial component of the reaction of the cutting force on the cutter.)
Each tooth has the shape of an elementary tool (analogous to a turning tool) arranged radially.
The direction of rotation of the cutter during cutting, that (right or left) of the helix for implanting the teeth, and the end of the cutter towards which the cutting edges are oriented, are linked to each other by the following:
The cutting edges of the teeth are directed on the side opposite to that towards which the milling cutter would advance if it were a screw whose thread would be the helix for the arrangement of the teeth, and the direction of rotation that of use of the milling cutter.
The angles of shape of the teeth are those usually employed for the material to be machined.
Fig. 2 represents the involute of the cutter of fig.I.
Such a cutter removes chips the thickness of which is equal to the offset, parallel to the axis of rotation, of two successive teeth on the implantation helix, in other words to the pitch of the implantation helix of the teeth divided by the number of teeth on a helix turn.
<Desc / Clms Page number 3>
It is the optimum thickness of the chip detachable by a tooth of given dimensions in a determined material which defines the axial offset of the successive teeth and consequently the constructive characteristics of such a cutter (diameter of the body, pitch of the implantation helix, etc.)
The purpose of the teeth offset with respect to a generator of the cutter body is to regulate the torque opposed by the cutter to the spindle which drives it. xxxx Description of a full-cut slicing or grooving cutter
Such a cutter can be considered as resulting from the placing end to end of two elementary roll cutters with integral cut, one with a propeller for implantation of the tools with pitch on the right, the other with pitch on the left, each propeller not comprising than a coil, and the teeth of one alternating with the teeth of the other (fig. 3).
The profile to be given to the teeth depends on that of the bottom of the groove to be obtained.
Fig. 4 shows the development of such a strawberry.
If the width of the groove to be made is large enough, the width of the cutter and consequently the number of helix turns for implanting the teeth is increased accordingly.
XXXX Description of a full-cut end face mill (cake mill)
Such a milling cutter consists (fig. 5) of a cylindrical body on which are implanted, along one or more helices, teeth whose cutting edges are located in planes perpendicular to the axis of the milling cutter and directed (with the cutter in working position) on the side of the surface to be dressed.
The direction of rotation of the cutter, that of the pitch of the helix for implanting the teeth and the orientation of the cutting edges being linked by the same law as in the case of the roller cutter, the orientation of the cutting edges towards the "end" of the cutter has the consequence of imposing a helix for implanting the pitch teeth "to the left" if the rotation of the cutter, seen from "above" the surface to be dressed, is done in the direction of the needles of 'a watch, and vice versa.
<Desc / Clms Page number 4>
The thickness of the chips is here again determined by the offset, parallel to the axis of the cutter, of two consecutive teeth, and is therefore constant along a chip for a given cutter.
As it is the optimum thickness of the chip which determines this offset, and since cutters of this kind generally have a fairly large diameter, the pitch of the implantation helix (equal to the thickness of the chip multiplied by the number teeth per turn) is large enough and the teeth can be arranged along several equidistant helices. xxxx Description of a full-cut boring spindle
Such a spindle (fig. 6) is essentially composed of a cylindrical or slightly conical body, provided at its periphery with toothing arranged in inclination helices Ó with respect to the generatrices of the body of the tool /, The body is similar to that of a conventional spindle and provided at its ends with the usual members for hooking and guiding on the stitcher.
Each tooth is in the form of an elementary tool (analogous to a turning tool, for example) arranged radially.
The propellers for the arrangement of the teeth are pitched to the right or to the left, the same spindle possibly comprising teeth distributed half along right-hand propellers, and half along left-pitch propellers (this in the goal of canceling the torque applied to the spindle by the tangential components of the reactions of the cutting forces of each tooth.)
The direction of advance of the spindle during the cut, that (right or left) of the pitch of the tooth implantation helices, and the side towards which the cutting edges are oriented, are linked to each other by the following relation:
"The cutting edges of the teeth are oriented in the opposite direction to that in which the spindle advancing in its cutting direction would turn, if the spindle were a screw whose threads would be the implantation helices of the teeth."
<Desc / Clms Page number 5>
The purpose of the teeth of the different helices offset is to regularize the broaching force. If it is (in the case of fig. 6) the same for all the helices, it is equal to an integer multiple (which is 1 in the case of fig. 6) of the distance between two consecutive teeth of the same propeller, divided by the number of propellers on the spindle.
The height of the teeth increases with it towards the rear of the spindle, over a length II., And constant over the length 12.
The length 1- must be sufficient to allow the gradual increase in height of the teeth from a zero value, at the front of the spindle, to the height corresponding to the radial thickness of material to be removed, or a slightly lesser. e
The length 12 tg.Ó where e is the distance between two consecutive implantation helices (e equals the quotient of the circumference of the spindle by the number of implantation helices of the teeth.)
The length 1 is furnished with conventionally shaped teeth, which ensure the finish of the cut.
The thickness of the chips detached by such a spindle is constant and equal to the offset, with respect to a generatrix of the body of the spindle, of two consecutive teeth on a helix. It only depends on the angle and the spacing of the teeth on a helix (the latter being conditioned by the size of the teeth).
In fact, it is the optimum thickness of detachable chip in a given material that determines the characteristics of the spindle.
The angles of shape of the teeth are those usually used for machining the material to be broached.
Description of a fully cut grooving spindle
Such a spindle (fig. 7) is, in principle, like a boring spindle of the type described above, but having teeth only on a part of its surface. (Part included between gnarly-, spindles distant from the width grooves to be made).
<Desc / Clms Page number 6>
In order to cancel out the torsional forces on the spindle, it is advisable, as for the spindle to be bored, to distribute the teeth following propellers on the left and propellers on the right, the teeth of a propeller on the right alternating with those of a propeller on the left. This is more generally required by the shape of the groove to be obtained, generally requiring a radial cut on both sides.
The shape of the groove determines the profile to be given to the teeth. In the case of the figure, the broached groove is a keyway with parallel sides. The elementary tools (teeth) therefore have a substantially radial cutting edge.
The "full cut" cutters and spindles described above are described above as an example of the application of the principle of arranging the teeth in helical rows to obtain "full cut" tools. It is this principle of arrangement which constitutes the characteristic of the invention, at the same time as the principle itself of the tools with integral cut, cutting chips of constant thickness.