CH647438A5 - Grain de coupe. - Google Patents
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Description
La présente invention a trait à un grain de coupe, notamment in-dexable, à inclinaison positive, qui peut être maintenu dans un por-te-outil conçu pour accepter les grains de coupe à inclinaison négative, et qui est réversible tout en étant indexable. L'invention concerne également un outil de coupe comportant un tel grain de coupe.
Les grains de coupe à inclinaison positive requièrent moins de puissance et produisent un meilleur fini que les grains de coupe à inclinaison négative, dans la plupart des applications. Typiquement, ils nécessitent un porte-outil spécialement conçu pour les maintenir et ne sont pas réversibles. On a alors développé des grains négatifs/positifs, ou N/P. Ces grains N/P, bien que présentant une surface à inclinaison positive, peuvent être maintenus dans un porte-outil conçu pour les grains de coupe à inclinaison négative et sont également réversibles. Les brevets US Nos 3399442 et 3557416 décrivent par exemple de tels grains de coupe.
A titre d'illustration, on signalera également les exposés d'invention US Nos 4116576, 3792515 et 3407467; DE N°s 2252349, 2357180, 2946022 et 2525902; FR N°s 2158984 et 2158983; CA N°s 859970 et 1050742.
Dans les grains de coupe ayant une surface à inclinaison positive, la face faisant extrémité (ou paroi périphérique) et la surface inclinée forment un angle aigu au bord de coupe. Cela produit nécessairement un bord de coupe plus faible que celui qu'on rencontre dans les grains de coupe à inclinaison négative, dont l'angle est de 90° ou plus. Les bords de coupe des grains à inclinaison positive ou N/P sont donc plus facilement susceptibles de s'effriter que ceux qu'on trouve dans les grains à inclinaison négative.
Dans ceux des grains de coupe N/P qui sont réversibles, le bord de coupe et la surface à inclinaison positive immédiatement sous le bord de coupe ne viennent généralement pas buter contre le siège du porte-outil, afin d'éviter des dommages au bord de coupe inférieur. Cette partie du grain de coupe non supportée, spécialement dans les coins ou dans les pointes, est ainsi soumise à des moments de flexion qui peuvent conduire à une rupture prématurée.
L'invention a pour but de surmonter les difficultés susmentionnées associées au grain de coupe connu'à inclinaison positive. Elle concerne un grain de coupe, de préférence fait dans un matériau en carbure cémenté et recouvert d'un oxyde, d'un nitrure et/ou d'un carbure à haute température. Ce grain de coupe comprend, derrière le bord de coupe, une surface d'inclinaison positive convexe, c'est-à-dire dont l'angle d'inclinaison augmente continuellement au fur et à mesure qu'on s'éloigne du bord de coupe. A ce titre, le grain peut être indexable et également réversible.
De préférence, on rencontre, dans les coins des grains de coupe indexables, un élément de soutien, soit une structure qui dépasse et est située derrière le grain de coupe, et qui sert à canaliser les copeaux lors de coupe à faible profondeur et renforce également les coins, de manière à en minimiser les ruptures.
De plus, cet élément de support relève les copeaux dans les coins, réduisant l'usure des flancs. Dans les grains de coupe réversibles, cette structure s'élève de préférence à une hauteur supérieure à la hauteur du bord de coupe de façon que ce soit elle, plutôt que le bord de coupe, qui vienne buter contre le siège du porte-outil et supporte les efforts lors de la coupe.
De préférence également, la structure qui dépasse se trouve être la plus proche du bord de coupe dans le coin, de manière à lui fournir un soutien maximal. Quand les bords de coupe s'éloignent du coin, il est préférable que la structure s'éloigne du bord de coupe relativement rapidement, de façon à influencer au minimum la puissance nécessaire en cas de coupe profonde. Cette structure, en s'éloi-gnant du coin, peut rejoindre une plage centrale. De préférence, entre les bords de coupe et la plage centrale se trouve une cuvette convexe possédant une pente tournée vers le haut qui augmente au fur et à mesure qu'on s'éloigne du bord de coupe. La cuvette rejoint de préférence une paroi de la plage de telle façon que sa pente tournée vers le haut soit plus grande que la pente de la paroi à la jonction.
Les structures de soutien et de contrôle (évacuation) des copeaux, situées derrière le bord de coupe, sont avantageusement utilisées avec des grains de coupe à inclinaison positive.
L'avantage des grains de coupe selon l'invention réside dans une résistance améliorée du bord de coupe, des caractéristiques de coupe très efficaces sur une large gamme de vitesses, de cadences et de profondeurs de coupe.
Egalement, les grains de coupe selon l'invention possèdent une résistance en coin améliorée, tout en étant réversible.
L'invention sera mieux comprise en référence au dessin annexé illustrant un grain de coupe et donné à titre d'exemple.
La fig. 1 est une vue de dessus d'une forme d'exécution préférée du grain de coupe selon la présente invention;
la fig. 2 représente un coin du grain de coupe, en agrandissement de la fig. 1 ;
la fig. 3 est une vue en coupe du coin de la fig. 2, selon les flèches III-III;
la fig. 4 est une vue en coupe du grain montré à la fig. 2, selon les flèches IV-IV;
la fig. 5 est une vue de dessus fragmentaire d'une autre forme d'exécution du grain selon l'invention, et
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la fig. 6 est une vue en perspective, sectionnée, d'une autre forme encore du grain selon l'invention.
En référence au dessin, la fig. 1 présente une vue de dessus d'un grain de coupe indexable de forme polygonale. Le grain de coupe 1 présente un bord de coupe 3 situé à la rencontre de sa paroi périphérique 4 avec sa face supérieure 2. Depuis le bord de coupe 3 vers l'intérieur, on rencontre sur la face supérieure 2 une surface convexe à inclinaison positive 5. Cette surface inclinée 5 est suivie d'une cuvette ou fond.
On trouve une cuvette de coin 9 dans les coins 7 et une cuvette concave 11 sur le côté du grain de coupe. Dans les coins 7, vers l'intérieur par rapport à la cuvette de coin 9, on rencontre un élément de soutien de coin 15 qui s'élève depuis le fond de la cuvette 9. Cet élément présente une paroi 17 convexe. L'élément de soutien 15 peut joindre une plage centrale 13 comme montré sur la figure. Le long des côtés du grain, la cuvette concave 11 rejoint une paroi 19 qui s'élève en direction de la face supérieure vers la plage centrale 13. Centrée sur la face supérieure 2, on rencontre également une ouverture 21 qui communique avec la face inférieure du grain. La face inférieure du grain peut être plate ou peut répéter les caractéristiques présentées pour la face supérieure 2, si le grain de coupe est réversible.
Sur la fig. 2, qui est un agrandissement d'un des coins 7 représentés à la fig. 1, on peut voir l'élément de support 15 qui se trouve le plus près du bord dans le coin 7 et qui, au fur et à mesure que les bords de coupe 3 s'éloignent du coin 7, s'éloigne rapidement des bords de coupe 3. Comme représenté sur la fig. 2, cela est réalisé par la forme conique de l'élément de support 15, de façon que sa largeur autour de la bissectrice B-B de l'angle de coin décroisse lorsqu'on s'éloigne vers l'intérieur depuis le coin 7. Il s'agit ici d'une forme d'exécution préférée, la largeur de l'élément de soutien 15 pouvant rester constante tout au long de la bissectrice B-B jusqu'à ce qu'il rejoigne la plage centrale 13.
Sur la fig. 3, qui est une vue en coupe selon les flèches III-III de la fig. 2, on peut voir que le bord de coupe 3, formé à la jonction de la paroi périphérique 4 et de la surface convexe à inclinaison positive 5, se situe à une hauteur inférieure par rapport à la hauteur de l'élément de support 15. Cette différence en hauteur, symbolisée par F dans la fig. 3, est typiquement comprise entre 0,025 et 0,050 mm et est conçue de façon que, lors de la coupe, les forces n'endommagent pas le bord de coupe inférieur, à l'opposé du bord de coupe en fonction, en venant buter contre le siège du porte-outil. Evidemment, cette hauteur supérieure de l'élément de soutien 15 n'est nécessaire que sur des grains de coupe réversibles. Dans les grains de coupe qui sont seulement indexables, la hauteur de l'élément de support 15 peut être identique, ou inférieure, à celle du bord de coupe. L'élément de support 15, pour des coupes profondes, sert également à relever les copeaux dans les coins 7 pour minimiser l'apparition de cratères qui, autrement, apparaîtraient sur les flancs et sur la surface inclinée et tendraient à affaiblir encore plus le coin 7.
Comme cela peut être vu également sur le dessin, la paroi descendante convexe 5 se fond dans la cuvette 9 qui est suivie par une paroi 17 généralement convexe. Comme cela peut être vu également sur le dessin, il peut y avoir des nervures entre la surface à inclinaison positive 5 et la cuvette 9, et également entre la cuvette 9 et la paroi 17 de l'élément de soutien 15. Pour que celui-ci apporte un soutien maximal au bord de coupe 3 dans le coin, l'élément de soutien 15 doit être aussi proche que possible du bord de coupe 3, dans une mesure permettant de maintenir la puissance de coupe dans des limites acceptables.
On a trouvé que la distance du bord de coupe 3 au bord intérieur de la cuvette 9, symbolisée sur le dessin par A, doit être de préférence de l'ordre de 0,6 mm. Cependant, des résultats acceptables sont obtenus si cette distance est maintenue dans des limites comprises entre 0,5 et 1,75 mm du bord de coupe. La distance du bord de coupe 3 à la crête de l'élément de soutien 15, symbolisé par G, donne des résultats acceptables lorsque G = 0,95 mm. En fait, la distance G peut être maintenue dans des limites comprises entre 0,85 et 2,25 mm, ce qui permet encore une bonne évacuation des copeaux.
La hauteur du bord de coupe 3 au-dessus de la cuvette 9, symbolisée par C, devrait être comprise entre 0,07 et 0,25 mm, de préférence aux alentours de 0,12 mm.
Sur la fig. 4, qui est une vue prise selon les flèches IV-IV de la fig. 2, on peut voir que le grain de coupe 1 présente une paroi périphérique 4 au sommet de laquelle se trouve le bord de coupe 3. En jonction au bord de coupe 3 se trouve une paroi descendante convexe 5 qui peut être un arc de cercle ayant un rayon R. Le long des côtés, on peut voir que la paroi descendante convexe 5 rejoint une cuvette concave 11 dont la pente, de préférence, augmente au fur et à mesure qu'on s'éloigne du bord de coupe 3.
La cuvette concave 11 rencontre une paroi 19, située vers l'intérieur, à une position matérialisée par 23. Comme on peut le voir sur cette figure, la pente de la cuvette 11 à la position 23 est plus grande que la pente de la paroi 19 à cette même position 23. La paroi 19 peut être concave, comme représenté, ou posséder toute autre configuration, dès l'instant que sa pente à la position 23 est plus petite que celle de la cuvette concave 11 à cette même position 23.
La paroi convexe 17 de l'élément de soutien 15 se fond dans la cuvette 11 et dans la paroi 19. La cuvette 9 dans le coin est à une hauteur légèrement supérieure à celle de la cuvette concave 11. Cette dernière a une profondeur maximale D comprise entre 0,2 et 0,38 mm, des résultats acceptables étant déjà atteints pour une profondeur de l'ordre de 0,2 mm. La cuvette concave 11 s'élève en s'éloignant du bord de coupe, atteignant une hauteur maximale E au pont 23, de préférence comprise entre 0,07 et 0,25 mm sous la hauteur du bord de coupe, mais toujours plus petite que D.
L'angle que la tangente à la surface convexe 5 d'inclinaison positive fait avec la paroi périphérique 4 au bord de coupe est symbolisé par l'angle T dans la fig. 4. T peut être approximativement de 82°, valeur variable suivant les forces de coupe requises selon les applications particulières. Le complément de l'angle T est l'angle d'inclinaison et, comme on peut le voir, l'angle d'inclinaison augmente continuellement au fur et à mesure que la surface convexe à inclinaison positive s'éloigne du bord de coupe 3.
La ligne de jonction 23 est située approximativement de 1,25 à 2,5 mm (B) derrière le bord de coupe 9 de côté, et des résultats acceptables sont déjà atteints avec une distance de 1,25 mm. La ligne de jonction, ou ligne 23, agit comme un dispositif de contrôle des copeaux pour des coupes profondes.
On doit noter que, bien que le dessin montre un élément de support 15 et la plage centrale 13 à la même hauteur et, également, tous deux au-dessus du bord de coupe 3, cela n'est pas strictement nécessaire si le grain n'est pas un grain réversible. Cette configuration n'est requise que sur les grains réversibles.
Les fig. 5 et 6 montrent deux autres formes d'exécution du grain selon l'invention. Dans la fig. 5, un grain de coupe 51 présente un bord de coupe 53 à la jonction de sa paroi périphérique et de sa face supérieure qui rejoint une zone plane 55 s'étendant vers l'intérieur. En descendant de la zone 55, on rencontre une paroi descendante 57 qui est une surface convexe à inclinaison positive, comme décrit dans les figures précédentes.
La structure située à l'intérieur de la paroi descendante est la même que celle qui a été décrite précédemment dans les fig. 1 à 4. La zone 55 a un angle d'inclinaison positif et permet, dans cette forme d'exécution, d'augmenter encore la résistance du bord de coupe du grain.
La fig. 6 montre un grain 61 présentant un bord de coupe 63 avec une zone 65 s'étendant vers l'intérieur depuis le bord de coupe. Du côté intérieur à la zone 63, on rencontre une surface convexe à inclinaison positive 67 qui descend jusqu'à un fond 69, lequel s'étend librement vers l'intérieur sans rencontrer aucune élévation destinée à évacuer les copeaux.
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3 feuilles dessins
Claims (11)
1. Grain de coupe, caractérisé en ce qu'il comprend un bord de coupe (3) et, derrière celui-ci, une surface inclinée positivement (5), l'angle positif d'inclinaison de la surface (5) augmentant continuellement au fur et à mesure qu'on s'éloigne du bord de coupe (3).
2. Grain de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface inclinée positivement (5) rejoint le bord de coupe (3).
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REVENDICATIONS
3. Grain de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une cuvette (11) située vers l'intérieur par rapport à la surface inclinée positivement (5) et, toujours vers l'intérieur, une plage centrale (13) dont la hauteur dépasse celle du bord de coupe (3).
4. Grain de coupe selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cuvette (11) présente une surface qui s'élève au fur et à mesure qu'on s'éloigne du bord de coupe (3).
5. Grain de coupe selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cuvette (11) rejoint une paroi ascendante (19) faisant partie de la plage centrale (13) et que, à la jonction de la cuvette (11) et de la paroi ascendante (19), la pente de la cuvette est supérieure à la pente de la paroi ascendante.
6. Grain de coupe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un corps présentant une face supérieure (2), une face inférieure et une paroi périphérique (4) joignant ces deux faces, au moins deux bords de coupe (3) formés à la jonction de la paroi périphérique (4) et d'une des faces supérieure ou inférieure, l'une de ces faces supérieure ou inférieure présentant, jointe au bord de coupe, la surface inclinée positivement (5).
7. Grain de coupe selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est réversible.
8. Grain de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que son corps est polygonal et qu'il comprend, sur les faces supérieure (2) et inférieure, une plage centrale (13) dont la hauteur dépasse celle des bords de coupe (3), des coins (7) à la jonction des bords de coupe (3) et des éléments de soutien (15) dont la hauteur dépasse celle des bords de coupe (3), situés dans chaque coin (7) entre les bords de coupe (3) et la plage centrale (13).
9. Grain de coupe selon la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments de soutien (15) et la plage centrale (13) se rejoignent.
10. Grain de coupe selon la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments de soutien (15) et la plage centrale (13) ont la même hauteur.
11. Outil de còupe comportant un grain de coupe selon la revendication 1.
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