Outil pour le perçage de matériaux durs La présente invention a pour objet un outil pour le perçage de matériaux très durs, caractérisé par le fait qu'il comprend, logé à l'intérieur d'un corps creux, un dispositif de serrage et d'avance d'un fil métallique, et un dispositif de guidage et de cen trage de ce fil disposé en avant dudit dispositif de serrage.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple trois formes d'exécution d'un outil rotatif selon la présente invention.
La fig. 1 est une coupe axiale à grande échelle de la première forme d'exécution de l'outil en posi tion de service.
La fig. 2 est une coupe axiale semblable à celle de la fig. 1, le dispositif d'avance étant toutefois en position inactive.
La fig. 3 est une vue de l'outil en grandeur réelle. La fig. 4 est une vue en élévation à plus grande échelle d'une partie du dispositif d'avance.
La fig. 5 est une vue de dessus agrandie de la pince de serrage.
La fig. 6 est une vue partielle de dessous à grande échelle de la pince de serrage.
La fig. 7 est une coupe diamétrale à grande échelle de l'un des organes du dispositif de cen trage.
La fig. 8 est une coupe axiale à grande échelle de la seconde forme d'exécution de l'outil.
La fig. 9 est une coupe à très grande échelle se lon la ligne IX-IX de la fig. 8.
La fig. 10 est une coupe selon la ligne X-X de la fig. 8.
La fig. 11 est une coupe selon la ligne XI-XI de la fig. 8. La fig. 12 est une coupe selon la ligne XII-XII de la fig. 8.
La fig. 13 est une coupe selon la ligne XIII-XIII de la fig. 8.
La fig. 14 est un détail à très grande échelle du dispositif d'entraînement de l'outil en rotation.
La fig. 15 est une vue en bout du dispositif d'entraînement monté sur l'outil.
La fig. 16 est une coupe selon la ligne XVI-XVI de la fig. 8.
La fig. 17 est une vue partielle d'une troisième forme d'exécution de l'outil.
La fig. 18 est une coupe selon la ligne XVIII- XVIII de la fig. 17.
L'outil pour le perçage de matériaux durs com porte un corps creux dans lequel sont logés un dis positif de serrage et d'avance, ainsi qu'un dispositif de guidage et de centrage d'un fil métallique 1.
Dans la première forme d'exécution selon les fig. 1 à 7, le corps creux de l'outil comporte un tube central 2 dont l'une des extrémités est engagée à force dans une pièce postérieure 3 de forme générale cylindrique dont l'axe est situé approximativement dans le prolongement de l'axe du tube central 2. Cette pièce postérieure comporte une collerette 4. L'autre extrémité du tube central 2 est légèrement conique et engagée dans un logement conique porté par une pièce antérieure 5 comportant extérieure ment une partie cylindrique et une partie frontale conique 7 coaxiale dont l'axe est approximativement confondu avec celui du tube central 2.
L'accouple ment par cône réalisé entre la pièce antérieure 5 et le tube central 2 est autogrippant. Toutefois, il est possible avec un outil spécial de désaccoupler ces deux pièces. La partie cylindrique présente à son extrémité avant une gorge circulaire 8. Le tube cen tral 2 est muni d'une poulie 9 (fig. 3) destinée à co opérer par exemple avec une courroie pour l'entrai- nement en rotation du corps de l'outil.
Le dispositif de centrage est disposé à l'extré mité avant'de la partie conique 7 de la pièce anté rieure 5. Ce dispositif de centrage est constitué par un support 10 présentant une partie cylindrique chassée à force dans la pièce antérieure 5 et une partie conique dont la surface externe prolonge la surface externè de la partie conique 7 de la pièce antérieure 5.
Ce support comporte deux logements situés chacun à une de ses extrémités et reliés par un canal 13 dont le diamètre est légèrement plus grand que celui du fil métallique 1 et dont l'axe est pratiquement confondu avec celui de la pièce anté rieure 5. Des organes de centrage et de guidage, constitués par des canons 14, 15, sont chassés dans les logements du support 10.
Chacun de ces canons 14, 15 de forme générale cylindrique, comporte une forure 16 rigoureusement concentrique à l'axe de rotation du corps de l'outil et un évasement 17 en forme d'entonnoir pratiqué dans sa face supérieure, c'est-à-dire sa face tournée vers la partie postérieure 3 du corps. Ces canons peuvent être avantageuse ment réalisés en corindon ou autres matériaux durs synthétiques ou naturels. Le diamètre des forures 16 correspond exactement à celui du fil métallique 1, celui-ci devant pouvoir coulisser gras, c'est-à-dire sans jeu à l'intérieur de ces forures 16.
Lors de la rotation de l'outil, le dispositif de centrage est en traîné dans cette rotation, celui-ci étant engagé à force dans le corps, donc solidaire axialement et radialement de celui-ci.
Le dispositif de serrage et d'avance du fil métal lique 1 comporte une pince de serrage, un méca nisme de commande de l'ouverture et de la fermeture de cette pince de serrage et des moyens de guidage du fil métallique 1.
La pince de serrage comporte trois secteurs 18 dont la surface extérieure est constituée par des por tions de surface conique. Ces secteurs 18 s'assem blent, lorsque la pince est en position fermée, de façon à former un cône dont la surface externe est pratiquement sans discontinuité. Ces trois secteurs sont engagés dans un manchon 19 dont la surface externe est cylindrique et présente un diamètre cor respondant au diamètre intérieur du tube central 2. La surface interne de ce manchon 19 est conique et ses génératrices sont parallèles aux génératrices de la surface externe du cône formé par les trois sec teurs 18.
Le manchon 19 coulisse librement dans le tube central 2 et porte à son extrémité avant un bou din 20 destiné à coopérer soit avec la face frontale du tube 2, soit avec un épaulement 21 porté par la pièce antérieure, en vue de limiter le déplacement axial du manchon 19 vers l'arrière ou vers l'avant de l'outil respectivement.
Les trois secteurs 18 de la pince de serrage coulissent à l'intérieur du manchon à partir d'une position active de serrage (fig. 2) pour laquelle les secteurs 18, pratiquement totalement en gagés dans le manchon 19, serrent fortement le fil métallique 1, jusque dans une position inactive (fig. 1) pour laquelle la face frontale de chaque secteur 18 entre en contact avec un épaulement 22 porté par la pièce antérieure 5. Au cours de ce déplacement la face frontale du manchon 19 bute sur l'épaulement interne 21, ce qui provoque la libération du fil mé tallique 1 qui est alors susceptible de se déplacer axialement par rapport à la pince de serrage.
Le mécanisme de commande de l'ouverture et de la fermeture de la pince de serrage comporte une pièce de guidage 23 coulissant dans le tube central 2 et reliée à chacun des trois secteurs 18 par une tige 24. Cette pièce de guiSiage 23 est reliée à un pous soir 25 au moyen d'un tube de poussée 26.
Ce pous soir 25 est soumis à l'action d'un ressort à boudin 27 placé entre le tube central 2 et le tube de pous sée 26 et prenant appui par l'intermédiaire de ron delles 28, 29, d'une part sur un épaulement 30 porté par le tube central 2, et d'autre part, sur une face frontale du poussoir 25, tendant à maintenir la pince de serrage dans sa position active de serrage ou fermée. Un organe de manoeuvre 31 coulissant à l'intérieur de la pièce postérieure 3 prend appui sur la seconde face frontale du poussoir 25.
Une cale 32 amovible, placée entre la face arrière de la pièce postérieure 3 et une tête 33 de l'organe de manaeu- vre 31, empêche celui-ci d'entrer en contact avec le poussoir 25 et d'actionner le mécanisme de com mande.
L'entraînement en rotation de la pince de serrage, et donc du fil métallique, est assuré par les forces de frottement existant entre le manchon 19, spécia lement le boudin 20 et le tube central 2, créées par l'action du ressort 27.
Les moyens de guidage comportent un tube 34 traversant la pièce de guidage 23 et fixé rigidement à celle-ci, s'étendant sur la presque totalité de la longueur de l'outil. L'une de ses extrémités est située à proximité immédiate de la face frontale arrière des secteurs 18, tandis que son autre extrémité est située à l'intérieur d'un tube 35 traversant le poussoir 25 et fixé rigidement à celui-ci.
Le fil métallique 1 est situé à l'intérieur de ce tube 34, qui est approxima tivement centré par rapport à l'outil, traverse la pince de serrage qui, elle aussi, est approximative ment centrée par rapport à l'outil, puis est engagé sans jeu dans les deux canons 14, 15 du dispositif de centrage qui lui, est rigoureusement centré sur l'axe de rotation de l'outil. Le fil métallique émerge ainsi de l'extrémité avant de l'outil, rigoureusement concentriquement à l'axe de rotation de cet outil, ce qui est une condition nécessaire pour le perçage.
Pour protéger le dispositif de centrage d'agents extérieurs pouvant l'endommager, une capote 36 en matière souple et élastique est engagée par-dessus la partie conique de la pièce antérieure 5. Cette capote présente un bourrelet 37 engagé dans la ,,orge circulaire 8 fixant ainsi la capote sur la pièce antérieure 5. Cette capote 36 est percée par le fil métallique 1 ; toutefois, grâce à son élasticité propre, elle assure une bonne étanchéité autour de ce fil 1.
Le fonctionnement de l'outil décrit est le sui vant: L'outil est placé dans un V et il est entraîné de façon connue au moyen d'une courroie (non repré sentée) en contact avec la poulie 9. Lors de son em ploi, l'outil est dans la position illustrée à la fig. 2, la capote 36 étant toutefois retirée, c'est-à-dire que la pince de serrage est fermée sur le fil 1 et que ce fil émerge de quelques millimètres hors de l'outil. Dans cette position, le fil 1 est entraîné dans la ro tation de l'outil et sert de mèche pour percer un ma tériau dur. Pour augmenter la rapidité du perçage, on enduit l'extrémité du fil de pâte de diamant par exemple.
Après avoir percé un certain nombre de pièces, l'usure du fil est telle que celui-ci n'émerge plus d'une quantité suffisante hors de l'outil. L'utilisateur arrête manuellement la rotation de l'outil au moyen de la collerette 4, puis, après avoir retiré la cale 32, exerce une ou plusieurs poussées dans le sens de la flèche f sur l'organe de manoeuvre 31. A chaque poussée, le fil 1 avance d'une quantité déterminée par la course axiale du manchon 19.
En effet, lors que l'utilisateur exerce une poussée sur l'organe de manoeuvre contre l'action du ressort 27, toute la pince de serrage se déplace axialëment en entraînant le fil 1 jusqu'au moment où le manchon 19 atteint sa position avancée. Dès lors, les secteurs 18 se déplacent par rapport à ce manchon jusque dans la position ouverte de la pince, illustrée à la fig. 2. Lorsque l'utilisateur relâche la poussée, la pince se déplace en arrière sous l'action du ressort 27. Tout d'abord, le déplacement s'effectue entre le tube cen tral 2 et le manchon 19 jusqu'à ce que ce dernier ait atteint sa position rétractée. Pendant ce mouve ment, la pince reste ouverte et le fil n'est pas en traîné dans son déplacement.
Puis le déplacement s'effectue entre le manchon 19 et les secteurs 18 pro voquant la fermeture de la pince (position illustrée à la fig. 2). L'amplitude de l'avance du fil 1 à cha que poussée exercée sur l'organe de manaeuvre est une valeur dépendant des données constructives de l'outil, en particulier de la course axiale du man chon 19.
Lorsque le fil devient trop court, on enlève le bout de fil restant, puis on change la capote 36, enfin on introduit une nouvelle longueur de fil dans l'outil. Le processus d'avance du fil est alors répété jusqu'à épuisement de la nouvelle longueur de fil.
L'outil décrit présente la particularité remarqua ble de faire usage d'un dispositif de serrage et d'avance, en particulier d'une pince de serrage de type courant, ne devant pas obligatoirement être rigoureusement centrée par rapport à l'outil. Le cen trage parfait d'une pince de serrage est d'ailleurs pratiquement impossible à réaliser. C'est pourquoi, dans l'outil décrit, le centrage du fil métallique 1 est réalisé au moyen des canons 14, 15 seulement. Si, pour une raison ou pour une autre, ces canons 14, 15 s'usaient et que le fil ait du jeu, le dispositif de centrage est facilement remplaçable, la pièce anté rieure 5 étant montée de façon amovible sur le tube central 2.
La seconde forme d'exécution de l'outil est une solution plus économique que la première, car elle est prévue pour la fabrication en matière plastique moulée. Dans cette seconde forme d'exécution, illus trée aux fig. 8 à 16, le corps creux comporte un tube central 2 portant à l'une de ses extrémités une pièce postérieure constituée par deux parties 40, 41 fixées sur le tube central 2 au moyen d'une collerette 42, engagée sur des parties minces ou jupes 43, 44 des- dites parties 40, 41 sur l'extrémité du tube 2.
L'autre extrémité du tube central 2 porte une pièce anté rieure 45 dont la partie arrière 46, comportant des rainures 47, permet la fixation de cette pièce anté rieure sur le tube central 2, de manière amovible, par serrage élastique. Le tube central 2 est encore muni d'une poulie destinée à l'entraînement en rota tion du corps de l'outil. Cette poulie comporte deux coquilles 48, 49 (fig. 14 et 15), serrées sur le tube central 2 au moyen de manchons 50, 51 pouvant être engagés par-dessus la pièce antérieure 45.
Le dispositif de centrage est également disposé à l'extrémité avant de la pièce antérieure 45 et est constitué par un empilage alterné de canons 52 en un matériau dur et de joints 53 en un matériau sou ple et élastique disposé à l'intérieur d'un cylindre 54 chassé à l'intérieur d'une forure pratiquée dans la partie frontale de la pièce antérieure 45. Ces canons et ces joints présentent des trous, rigoureusement coaxiaux à l'axe de rotation du corps de l'outil et dont le diamètre correspond exactement à celui du fil métallique 1, de manière que celui-ci coulisse gras dans ces trous. La face supérieure de chaque canon comporte un évasement donnant accès à son trou en vue de faciliter l'introduction du fil métallique dans ledit trou.
Ce dispositif de centrage présente le grand avan tage de guider le fil sur une grande longueur, de ma nière à éviter tout flambage de ce fil lors de l'opéra tion de perçage.
En outre, la longueur du dispositif de centrage est suffisante pour redresser le fil métallique. En effet, le fil métallique 1 étant enroulé en torche ou sur une bobine, celui-ci a tendance à s'incurver, ce qui est inadmissible pour l'opération de perçage. Toutefois, lorsque la longueur du dispositif de cen trage est suffisante, il est possible de maintenir l'ex trémité libre du fil métallique suivant un axe recti ligne confondu avec l'axe du dispositif de centrage et de guidage.
La pince de serrage est identique à celle de la première forme d'exécution de la broche et ne sera donc pas décrite ici.
Le mécanisme de commande de l'ouverture et de la fermeture de la pince de serrage comporte une pièce de guidage 23 reliée au poussoir 25 par l'in termédiaire d'un tube de poussée 55 servant égale ment de tube-guide pour le fil métallique 1. Ce pous soir 25 est soumis à l'action d'un ressort à boudin 27, placé entre le tube central 2 et le tube de poussée 55 et prenant appui par l'intermédiaire de pièces d'appui 56,
57 d'une part sur un épaulement inté rieur 30 du tube central 2 et d'autre part sur le poussoir 2@. L'organe de manaeuvre 31 coulisse à l'intérieur de la partie postérieure formée des pièces 40 et 41 et coopère avec le poussoir 25. La face frontale inférieure de la pièce de guidage 23 prend appui sur la face frontale supérieure de trois blocs 58 reliés chacun à un secteur 18 de la pince de ser rage par une tige 2A.. Ces tiges 24 sont engagées dans un guide 59 traversé par un tube guide-fil 23, de manière à les maintenir dans leurs positions res pectives.
Le tube guide-fil 34 s'étend depuis le voi sinage immédiat de la pince de serrage au travers du guide 59 jusqu'à la pièce de guidage 23 dont il est rendu solidaire. Ce tube guide-fil est situé dans le prolongement du tube de poussée 55.
Tout le mécanisme de commande est prévu de telle sorte qu'il puisse être monté,. puis introduit à l'intérieur du tube central 2 par l'une et l'autre de ses extrémités. Les blocs 58 sont de dimensions tel les qu'il est possible de les enfiler l'un après l'autre dans le manchon 19.
Dans cette forme d'exécution, il n'est plus abso lument nécessaire de protéger le dispositif de cen trage des agents extérieurs du fait de la présence des joints 53 situés entre les canons 52. Ici également, on utilise avec avantage des canons en corindon.
Le fonctionnement de cette seconde forme d'exé cution de l'outil est analogue à celui décrit en réfé rence à la première forme d'exécution et ne sera donc pas repris ici.
Des variantes d'exécution de ces deux premières formes d'exécution peuvent être prévues sans sortir du cadre de la protection revendiquée, en particulier le manchon 19 pourrait comporter des organes d'en traînement coopérant avec des organes correspon dants placés sur le tube central 2 en vue d'augmen ter le couple pouvant être transmis de ce tube cen tral 2 à la pince de serrage. Ces organes d'action- nement peuvent être soit des cannelures, soit des dents de loup ou encore tout autre dispositif connu.
La troisième forme d'exécution illustrée aux fig. 17 et 18 comporte également un corps formé d'un tube central 2 muni à l'une de ses extrémités d'une pièce postérieure et à son autre extrémité d'une pièce antérieure 60 fixée sur ledit tube central 2 d'une façon analogue à la pièce antérieure 45 de la seconde forme d'exécution.
Le dispositif de centrage est également fixé dans la partie frontale de la pièce antérieure 60. Ce dispo sitif de centrage se compose d'un empilage de ca nons 61 présentant chacun un trou de diamètre cor respondant à celui du fil métallique 1 et rigoureuse ment centré par rapport à l'axe de rotation de l'outil. Dans cette forme d'exécution, seul le canon situé vers l'arrière de l'outil présente un évasement en vue de faciliter l'entrée du fil métallique 1 dans le dispositif de centrage. Ici, également, les canons sont avantageusement réalisés en corindon.
Un dispositif de guidage du fil métallique 1 est constitué par un ou plusieurs tubes 62 de diamètres décroissants, emboîtés les uns dans les autres et maintenus dans une position sensiblement coaxiale au tube central 2 au moyen d'un manchon 63 en matière plastique injectée.
Le dispositif de serrage et d'entraînement en ro tation du fil métallique 1, ainsi que le mécanisme d'avance de ce fil, sont constitués, dans cette troi sième forme d'exécution, par deux roulettes 64, 65 pivotées sur des axes 69, 70 fixés dans la pièce anté rieure 60. L'une, 64, de ces roulettes est en acier et présente une rainure de guidage 66 du fil métallique 1, tandis que l'autre, 65, est en matière élastique, par exemple du caoutchouc ou de la matière plas tique. L'entre-axe de ces deux roulettes est tel que la roulette 65 est légèrement écrasée contre la rou lette en acier 64.
De cette façon, en actionnant ma nuellement au travers des fenêtres 67, 68 pratiquées dans la partie antérieure 60, l'une ou l'autre de ces roulettes, on assure l'entraînement simultané de l'au tre roulette et du fil métallique. Il est possible de donner un couple de frottement suffisant entre ces roulettes 64, 65 et leurs axes 69, 70 pour éviter toute rotation spontanée de celles-ci.
De manière à protéger le dispositif de centrage, il est possible de prévoir une capote 36 telle que dé crite en référence à la première forme d'exécution.
Cette troisième forme d'exécution est spéciale ment avantageuse par sa simplicité et son bas prix de revient.
Il est évident que des détails constructifs tels que la disposition ou la forme des roulettes peuvent être modifiés sans pour autant sortir du cadre de la pro tection revendiquée. II est également possible de fixer dans le corps de l'outil une bobine de fil pou vant se dérouler sous l'action de traction lors de la rotation des roulettes 64, 65. De cette manière, il est possible d'avoir une charge en fil métallique pouvant durer très longtemps, ce qui contribue à augmenter le rendement d'un tel outil par suppression d'un cer tain nombre d'opérations de recharge.
Il est clair que dans une variante d'exécution, l'outil décrit muni de son fil métallique pourrait, lors de l'opération de perçage, être maintenu fixe, tandis que la pièce en matériau dur serait entraînée en rota tion par un dispositif d'entraînement connu.