Foret à cannelure unique La présente invention a pour objet un foret à cannelure unique, destiné, par exemple, à percer des trous dans des matières fibreuses non métalli ques, relativement tendres, telles que, par exemple, des plaques insonores.
Les plaques insonores sont généralement en une matière fibreuse tendre pour obtenir une insonorité aussi forte que possible, et pour renforcer cet effet d'insonorité, il est de prati que courante de percer dans une des faces de la plaque des petits trous d'un diamètre en général d'environ 4,7 mm et pouvant être plus grand ou plus petit, par exemple de 3,1 ou de 6,3 mm, et qui ne traversent pas complètement la plaque.
Le foret destiné à percer des trous doit être susceptible de percer un, trou net et sans bavures et d'expulser du trou la totalité de la matière qui en a été détachée.
Le foret objet de la présente invention est carac térisé en ce qu'il comprend un corps principal formé par une douille hélicoïdale délimitant une cannelure hélicoïdale, la surface terminale de coupe à l'ex trémité antérieure du foret se trouvant approximati vement dans un plan incliné par rapport à l'axe du foret, une arête de coupe étant formée par l'inter section de cette surface terminale avec la cannelure et se terminant dans sa portion la plus en avant par une pointe où l'arête de coupe coupe la surface péri phérique de la douille,
un bec se dirigeant périphé- riquement et axialement en avant de cette surface terminale et comportant une arête de traçage dis posée suivant l'axe, en avant de la pointe de l'arête de coupe, le bec et la pointe de l'arête de coupe étant à peu près diamétralement opposés.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention. Dans ce dessin La fig. 1 est une élévation latérale de l'extré mité antérieure et de la pointe d'un foret.
La fig. 2 est une élévation latérale du foret de la fig. 1, prise à 90o de celle de la fig. 1.
La fig. 3 est une élévation latérale du foret des fig. 1 et 2, prise à 1800 de celle de la fig. 2, et la fig. 4 est une vue en bout de la pointe du foret.
Le foret représenté comprend un corps principal cylindrique 1, formé par une douille hélicoidale délimitant une cannelure hélicoïdale, et une extrémité de coupe 2. On entend par l'expression extrémité de coupe l'ensemble de la portion antérieure de l'outil qui, en service normal, remplit la plupart des fonctions que l'outil doit assurer.
L'axe longitudinal du foret est désigné par 3 (fig. 4). L'un des bords de la cannelure est désigné par 4 et l'autre par 5. Le profil de la cannelure est indiqué par la courbe 6 qui s'étend entre les bords 4 et 5 (fig. 4), et comme on peut le voir sur cette figure, l'axe longitudinal 3 se trouve du côté con cave dudit profil. La plus courte distance entre l'axe 3 et le profil est de l'ordre de 0,25 à environ 0,50 mm pour un foret de dimensions courantes con venant au perçage de trous dans les plaques insono res, qui, ainsi qu'il a déjà été dit, sont percés par des forets de 4,
7 mm de diamètre. Lorsque les di mensions du foret sont différentes, le fond de la cannelure doit se trouver à une distance de l'axe qui soit comprise entre 5 % et 12,% du diamètre du foret, l'axe étant dans la concavité de la canne lure.
Si l'on observe en bout un foret à cannelure unique de forme telle que l'axe du foret soit du côté concave de ladite cannelure, le foret (fig. 4) parait comporter un noyau creux cylindrique et dont le diamètre est égal au double de la distance à laquelle la cannelure est taillée au-delà de l'axe, c'est-à-dire au double de la plus courte distance séparant le fond de la cannelure de l'axe. Le noyau cylindrique appa rent est limité sur la fig. 4 par une circonférence désignée d'une manière générale par 7.
L'angle de l'hélice est important au point de vue du dégagement du trou et de l'enlèvement du trou de la matière fibreuse que la pointe de l'outil a déta chée. On a constaté que, pour obtenir les meilleurs résultats, un foret à cannelure unique dont l'angle d'hélice est d'environ 45,) fonctionne de la manière la plus efficace. Dans certains cas, cet angle d'hélice peut être compris entre 40 et 60 .
La largeur de la cannelure est également impor tante au point de vue du bon fonctionnement. Quoi qu'il existe un rapport entre la dimension globale du foret et la largeur la plus avantageuse de la can nelure, on a constaté que pour des forets d'un dia mètre de 4,7 mm, la largeur de la cannelure doit être comprise entre 60 % et 95 % de la largeur de la douille ou d'au moins 3,
9 mm pour ménager un jeu suffisant pour permettre à la matière fibreuse détachée par la pointe de l'outil de sortir du trou. La largeur de la cannelure de forets d'autres dimen- sions doit être comprise entre 60 % et 95 0/0 de la largeur de la douille.
Le corps du foret est évidemment, de préférence, en métal tel que l'acier. Il est extrêmement avanta geux que le fond de la cannelure soit poli à reflets pour permettre à la matière détachée de sortir plus facilement du trou et l'on remarquera à ce propos qu'un électro-polissage est un moyen commode d'ob tenir un polissage parfait non seulement du fond de la cannelure elle-même, mais encore de la surface extérieure du corps cylindrique 1 du foret.
Etant donné que les matières précitées dans lesquelles les forets de ce type fonctionnent sont souvent fortement abrasives, on forme une partie ou la totalité de l'ex trémité de coupe ou d'autres portions du foret par des éléments rapportés en carbure de tungstène ou autre métal dur, pour en diminuer la vitesse d'usure aux points les plus exposés.
L'extrémité de coupe 2 du foret est formée en partie par l'intersection de la douille cylindrique de l'outil avec un plan dont l'angle par rapport à l'axe longitudinal du foret et la position par rapport à la douille du foret sont choisis de façon telle que le point le plus en avant de la douille dans ce plan, désigné par 8, coincide avec le sommet de l'arête de coupe de l'outil et l'intersection du bord 5 de la cannelure avec la douille.
L'intersection du bord de la cannelure et du plan précité forme sur la douille une arête consti tuée par la courbe 6 (fig. 4). L'arête de coupe de l'outil qui s'étend entre les points 8 et 10 de la courbe 6 est formée sur le bord formé par l'inter section de la douille avec ce plan. Elle part du som- met 8 de ce plan et aboutit au point 10, qui est le point de la courbe 6 le plus proche de l'axe du foret. On voit donc que la forme de la cannelure, c'est-à-dire la forme suivant laquelle elle est décou pée., détermine la forme de l'arête de coupe. Le profil de la cannelure doit être choisi de façon à former sur l'extrémité de coupe de l'outil une lan guette de coupe en forme de crochet.
Cette languette de coupe (fig. 4) est disposée entre les points 8 et 10 de la courbe 6. L'arête de la languette de coupe, c'est-à-dire l'arête formée par l'intersection, du côté de la cannelure, de la douille avec le plan précité forme l'arête de coupe qui détache la matière de la masse de la plaque fibreuse.
On remarquera que l'action de coupe exercée a l'extrémité de l'outil par l'arête de coupe à crochet ne s'exerce qu'entre les points 8 et<B>1<I>0,</I></B> en supposant évidemment que l'outil tourne dans la direction de la flèche de la fig. 4. La partie de l'arête qui est comprise entre les points <B>10</B> et 1 1 (le point 11 étant l'intersection du bord 4 de la cannelure avec le plan précité) tourne en arrière hors de contact avec la pièce pendant que l'outil tourne dans ce sens.
Il y a lieu de remarquer ici que, pendant que l'arête de coupe entre les points 8 et 10 détache la totalité d;: la matière de la pièce qu'elle rencontre, il subsiste au milieu une colonne de matière non détachée d'un diamètre égal à celui de la circonférence 7. Cette colonne non détachée donne la certitude que la por tion détachée de la matière est effectivement évacuée du trou. Si elle n'existait pas, la portion détachée aurait tendance à s'accumuler et à se coincer au lieu de sortir librement.
Lorsque le foret arrive à la pro fondeur à laquelle le trou doit être percé, et qu'on le retire du trou suivant son axe, la résistance des fibres de la colonne à l'intérieur de la circonférence 7 est telle qu'elle se déchire toujours à la base et que la colonne sort ensuite du trou, qui reste ainsi net et débarrassé de la totalité de la matière détachée.
Ainsi qu'il a déjà été dit, l'angle formé par le plan qui coupe l'extrémité de la douille avec l'axe de l'outil et avec la douille elle-même est choisi de façon à ménager le jeu nécessaire derrière l'arête de coupe. Ce jeu suit en fait deux directions. En pre mier lieu, la surface située immédiatement derrière l'arête de coupe entre les courbes 6 et 12 (fig. 4 et 3) s'étend vers l'arrière à partir du tronçon de courbe allant du point 8 au point 10 vers 12 (fig. 3). de même que la surface à l'extrémité de la douille comprise entre le point le plus en avant 8 et les points 11 et 9 s'étend en arrière du point 8 vers la droite réunissant les points 1l et 9.
Cette relation entre les deux surfaces de dégagement a une impor tance prépondérante au point de vue du bon fonc tionnement de l'outil dans une matière fibreuse.
Pour former l'avant-trou dans la pièce et obtenir avec certitude un trou rond sans bavure, l'extrémité de coupe de l'outil comporte un bec 13 formé par l'intersection avec l'extrémité de la douille d'un plan désigné par 14 (fig. 1 et 3), dont la position et l'angle formé avec la douille et l'axe de l'outil sont choisis de façon que le bec qui subsiste à la pointe de l'outil se dirige suivant l'axe et périphériquement sur la longueur maximum en arrière par rapport au point le plus en avant 8 de l'arête de coupe. Ce bec se prolonge suivant l'axe jusqu'à sa pointe 16 sur une longueur telle qu'il vient au moins légèrement en avant du point 8.
On remarquera que, dans cette position, la por tion de traçage du bec 13 se trouve du côté opposé, par rapport à l'axe, du point 8 de l'arête de coupe. Cette disposition a tendance à compenser la poussée latérale de ces deux arêtes en action de façon à obtenir un trou plus droit et plus rond. On réduit le frottement au minimum en donnant à l'angle au sommet du bec une valeur comprise de préférence entre environ 15 et environ 25 .
Il y a lieu de remarquer que le plan qui forme la surface de l'extrémité de la douille entre les points <B>11,</B> 8 et 9 est incliné en arrière vers la base du bec 13. Cette condition est importante au point de vue du bon fonctionnement de l'outil et il en résulte non seulement que la matière est cisaillée nettement et d'une manière efficace, mais encore que les por tions qui en sont détachées sortent convenablement du trou.
Le bord mené de la douille, désigné par 12 et formé par l'intersection avec elle du bord de la can nelure hélicoïdale, comporte une zone de dégage ment secondaire 15 qui se prolonge sur une assez grande longueur en arrière du corps de l'outil et a pour effet de diminuer la résistance de frottement entre la pointe de l'outil et la pièce et d'agrandir l'espace par lequel sortent les copeaux.
Pour obtenir les meilleurs résultats, il convient de prolonger cette zone de dégagement secondaire<B>15</B> en arrière sur le corps de l'outil sur une longueur au moins égale à la profondeur normale à laquelle le foret pénètre dans la plaque en, fonctionnant. On remarquera que cette zone de dégagement secondaire 15 se prolonge jusqu'au bec 13 et le coupe de façon que la courbe entre les points 9 et 11 ne se prolonge pas jusqu'à la périphérie extérieure du corps cylindrique de l'outil, mais seulement jusqu'à la courbe intérieure de la zone de dégagement secondaire 15.
On peut augmenter la largeur de cette zone de dégagement secondaire jusqu'à ce qu'elle fasse disparaître une notable partie de la portion postérieure du bec. Elle peut aussi former une surface arrondie si on le désire. On peut aussi la supprimer et, dans ce cas, le bec et le bord de la cannelure se coupent à l'extrémité postérieure de la courbe 6.
Single-flute drill The present invention relates to a single-flute drill, for example for drilling holes in relatively soft, non-metallic fibrous materials, such as, for example, sound-absorbing plates.
Soundproof plates are generally made of a soft fibrous material in order to obtain as much soundproofing as possible, and to reinforce this soundproofing effect, it is common practice to drill small holes in one of the faces of the plate with a diameter of generally about 4.7mm and may be larger or smaller, for example 3.1 or 6.3mm, and which do not fully pass through the plate.
The drill bit for drilling holes must be able to drill a clean, burr-free hole and force all of the material loosened out of the hole.
The drill object of the present invention is characterized in that it comprises a main body formed by a helical sleeve delimiting a helical groove, the end cutting surface at the front end of the drill lying approximately in an inclined plane. relative to the axis of the drill, a cutting edge being formed by the intersection of this terminal surface with the groove and ending in its most forward portion by a point where the cutting edge intersects the peri surface. phic of the socket,
a nose running peripherally and axially in front of this terminal surface and comprising a scribing edge arranged along the axis, in front of the point of the cutting edge, the nose and the point of the cutting edge. cut being roughly diametrically opposed.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention. In this drawing Fig. 1 is a side elevation of the anterior end and tip of a drill.
Fig. 2 is a side elevation of the drill of FIG. 1, taken at 90o from that of FIG. 1.
Fig. 3 is a side elevation of the drill of FIGS. 1 and 2, taken at 1800 from that of FIG. 2, and fig. 4 is an end view of the tip of the drill.
The drill shown comprises a cylindrical main body 1, formed by a helical sleeve delimiting a helical groove, and a cutting end 2. The expression cutting end is understood to mean the whole of the front portion of the tool which, in normal service, performs most of the functions that the tool should perform.
The longitudinal axis of the drill is designated by 3 (fig. 4). One of the edges of the groove is designated by 4 and the other by 5. The profile of the groove is indicated by the curve 6 which extends between the edges 4 and 5 (fig. 4), and as can be seen see in this figure, the longitudinal axis 3 is on the side con cave of said profile. The shortest distance between axis 3 and the profile is of the order of 0.25 to about 0.50 mm for a drill of common dimensions suitable for drilling holes in the insulating plates, which, as well as it has already been said, are drilled by drills of 4,
7 mm in diameter. When the dimensions of the drill are different, the bottom of the groove must be located at a distance from the axis which is between 5% and 12% of the diameter of the drill, the axis being in the concavity of the cane lure .
If one observes at the end a drill with a single groove of shape such that the axis of the drill is on the concave side of said groove, the drill (fig. 4) appears to include a cylindrical hollow core whose diameter is equal to double. the distance at which the spline is cut beyond the axis, that is to say twice the shortest distance between the bottom of the spline and the axis. The apparent cylindrical core is limited in fig. 4 by a circumference generally designated by 7.
The angle of the helix is important from the point of view of clearing the hole and removing the hole from the fibrous material which the tip of the tool has loosened. It has been found that, for the best results, a single flute drill bit with a helix angle of about 45) works most efficiently. In some cases, this helix angle can be between 40 and 60.
The width of the groove is also important from the point of view of good operation. Although there is a relationship between the overall dimension of the drill bit and the most advantageous width of the spline, it has been found that for drills with a diameter of 4.7 mm, the width of the spline should be between between 60% and 95% of the width of the sleeve or at least 3,
9 mm to leave enough play to allow the fibrous material detached by the tip of the tool to come out of the hole. The flute width of drills of other sizes should be between 60% and 95% of the width of the sleeve.
The body of the drill is obviously preferably made of metal such as steel. It is extremely advantageous that the bottom of the groove be reflective polished to allow the loosened material to come out more easily from the hole and it will be appreciated in this connection that electro-polishing is a convenient means of obtaining a perfect polishing not only of the bottom of the groove itself, but also of the outer surface of the cylindrical body 1 of the drill.
Since the above materials in which drills of this type operate are often highly abrasive, part or all of the cutting end or other portions of the drill are formed by inserts of tungsten carbide or the like. hard metal, to reduce the rate of wear at the most exposed points.
The cutting end 2 of the drill bit is formed in part by the intersection of the cylindrical socket of the tool with a plane whose angle with respect to the longitudinal axis of the drill and the position with respect to the socket of the drill are chosen such that the most forward point of the sleeve in this plane, designated by 8, coincides with the apex of the cutting edge of the tool and the intersection of edge 5 of the spline with the sleeve .
The intersection of the edge of the groove and of the aforementioned plane forms on the sleeve an edge formed by the curve 6 (FIG. 4). The cutting edge of the tool which extends between points 8 and 10 of curve 6 is formed on the edge formed by the intersection of the sleeve with this plane. It starts from the summit 8 of this plane and ends at point 10, which is the point of the curve 6 closest to the axis of the drill. It can therefore be seen that the shape of the groove, that is to say the shape according to which it is cut out., Determines the shape of the cutting edge. The profile of the groove must be chosen so as to form a hook-shaped cutting lug on the cutting end of the tool.
This cutting tongue (fig. 4) is arranged between points 8 and 10 of curve 6. The edge of the cutting tongue, that is to say the edge formed by the intersection, on the side of the groove of the sleeve with the aforementioned plane forms the cutting edge which detaches the material from the mass of the fibrous plate.
Note that the cutting action exerted at the end of the tool by the hooked cutting edge is only exerted between points 8 and <B> 1 <I> 0, </I> < / B> obviously assuming that the tool turns in the direction of the arrow in fig. 4. The part of the edge which is between points <B> 10 </B> and 1 1 (point 11 being the intersection of edge 4 of the groove with the aforementioned plane) turns back out of contact. with the workpiece as the tool rotates in that direction.
It should be noted here that, while the cutting edge between points 8 and 10 detaches all of the material from the part that it encounters, there remains in the middle a column of material not detached from a diameter equal to that of the circumference 7. This non-detached column gives the certainty that the detached portion of the material is effectively evacuated from the hole. If it did not exist, the detached portion would tend to build up and get stuck instead of coming out freely.
When the drill reaches the depth at which the hole is to be drilled, and is withdrawn from the hole along its axis, the resistance of the fibers of the column inside the circumference 7 is such that it tears always at the base and the column then comes out of the hole, which thus remains clean and free of all the loose material.
As has already been said, the angle formed by the plane which intersects the end of the sleeve with the axis of the tool and with the sleeve itself is chosen so as to provide the necessary play behind the cutting edge. This game actually follows two directions. First, the surface immediately behind the cutting edge between curves 6 and 12 (fig. 4 and 3) extends backwards from the section of the curve going from point 8 to point 10 to 12 (fig. 3). just as the surface at the end of the sleeve between the most forward point 8 and the points 11 and 9 extends behind point 8 to the right joining points 11 and 9.
This relation between the two clearance surfaces is of paramount importance from the point of view of the correct functioning of the tool in a fibrous material.
To form the pilot hole in the workpiece and obtain with certainty a round hole without burrs, the cutting end of the tool has a nose 13 formed by the intersection with the end of the socket of a designated plane by 14 (fig. 1 and 3), whose position and angle formed with the bush and the axis of the tool are chosen so that the nose which remains at the tip of the tool runs along the axis and peripherally over the maximum length behind relative to the most forward point 8 of the cutting edge. This beak extends along the axis to its point 16 over a length such that it comes at least slightly in front of point 8.
It will be noted that, in this position, the tracing portion of the nose 13 is on the opposite side, with respect to the axis, from point 8 of the cutting edge. This arrangement tends to compensate for the lateral thrust of these two ridges in action so as to obtain a straighter and rounder hole. The friction is reduced to a minimum by setting the angle at the apex of the nose to a value preferably between about 15 and about 25.
It should be noted that the plane which forms the surface of the end of the socket between points <B> 11, </B> 8 and 9 is inclined back towards the base of the nozzle 13. This condition is important from the point of view of the good functioning of the tool and it results from this not only that the material is sheared cleanly and efficiently, but also that the portions which are detached therefrom properly come out of the hole.
The driven edge of the sleeve, designated by 12 and formed by the intersection with it of the edge of the helical groove, has a secondary clearance zone 15 which extends over a fairly large length behind the body of the tool. and has the effect of reducing the frictional resistance between the tip of the tool and the workpiece and of enlarging the space through which the chips exit.
For best results, this secondary clearance zone <B> 15 </B> should be extended back onto the tool body for a length at least equal to the normal depth at which the drill enters the plate. in, functioning. It will be noted that this secondary clearance zone 15 extends as far as the nose 13 and cuts it so that the curve between points 9 and 11 does not extend to the outer periphery of the cylindrical body of the tool, but only to the inner curve of the secondary clearance zone 15.
The width of this secondary clearance zone can be increased until it eliminates a significant part of the posterior portion of the beak. It can also form a rounded surface if desired. It can also be omitted and, in this case, the beak and the edge of the groove intersect at the rear end of the curve 6.