CH716140A2 - Outil de coupe à lubrification intégrée. - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte à un outil de coupe (100) pour l'usinage de pièces mécaniques, comprenant un corps d'outil (101) avec un axe central (A) et un diamètre de serrage (D101), une tête d'outil (102) adjacente au corps d'outil (101) en direction de l'axe central (A) et composée d'une zone intermédiaire (103) et d'une partie coupante (104) ayant un diamètre de coupe (D104) inférieur au diamètre de serrage (D101), la zone intermédiaire (103) étant positionnée entre le corps d'outil (101) et la partie coupante (104) et ayant une forme essentiellement en cône tronqué. L'outil de coupe (100) comprend au moins un premier canal de lubrification (C101a) et un deuxième canal de lubrification (C101b) qui s'étendent à travers le corps d'outil (101), le premier canal de lubrification (C101a) débouchant dans un premier trou d'arrosage et le deuxième canal de lubrification (C101b) débouchant dans un deuxième trou d'arrosage, le premier trou d'arrosage et le deuxième trou d'arrosage étant situés dans la partie coupante (104).

Description

Domaine technique de l'invention

[0001] La présente invention se rapporte au domaine des outils pour machines-outils. La présente invention se rapporte en particulier au domaine des outils de coupe pour machines-outils et plus précisément au domaine des outils de coupe à lubrification intégrée. La présente invention se rapporte encore plus précisément à un outil de coupe à lubrification intégrée possédant plusieurs canaux de lubrification s'étendant dans le corps d'outil.

État de la technique

[0002] Dans le domaine de l'usinage de pièces mécaniques, il est usuel d'utiliser des fluides de coupe ou lubrifiants lors de l'usinage de pièces par enlèvement de copeaux. Ces lubrifiants permettent d'assurer le refroidissement de l'outil, la diminution du coefficient de frottement, l'évacuation des copeaux, l'amélioration de l'état de surface, et l'augmentation de la durée de vie des d'outils.

[0003] Les lubrifiants peuvent être acheminés de nombreuses façons dans la zone de coupe et plus précisément à proximité des tranchants des outils. La méthode la plus commune est l'arrosage externe qui consiste à mener le lubrifiant à travers un ou plusieurs tuyaux situés autour de la zone de coupe. A l'heure actuelle, la majorité des machines-outils, des processus d'usinage et des outils de coupe utilisent ce type d'arrosage externe.

[0004] L'arrosage externe possède plusieurs inconvénients qui deviennent particulièrement importants dans le cas d'outils de petites ou de très petites tailles. Premièrement, un arrosage externe résulte souvent en un manque de lubrification et de refroidissement, ce qui engendre une augmentation de la température de coupe dans la zone de frottement entre le tranchant des outils, par exemple des fraises, et la pièce usinée. Cette augmentation de température diminue les propriétés mécaniques du matériau de l'outil, par exemple du carbure de tungstène, et réduit de manière drastique la durée de vie des outils. Deuxièmement, un arrosage externe ne permet pas une évacuation optimale des copeaux ce qui a pour conséquence qu'il est fréquent que les tranchants des outils recoupent plusieurs fois les mêmes copeaux. Cela se traduit par des états de surfaces médiocres, voire des casses d'outils intempestives. Troisièmement, les outils de très petites tailles, appelés aussi micro-outils, s'utilisent dans des gammes de rotations élevées de 20'000 à 80'000 tours par minutes. A ces vitesses de rotation le lubrifiant émanant d'un arrosage externe n'atteint que partiellement la zone de coupe car il est repoussé par l'anneau d'air en giration autour de l'outil.

[0005] Il est également connu de l'art antérieur d'utiliser des outils de coupe à lubrification intégrée qui permettent l'acheminement du lubrifiant vers la zone de coupe par l'intermédiaire d'un canal unique de lubrification arrangé dans le corps de l'outil le long de l'axe central de l'outil. Dans ces outils connus, le canal unique de lubrification débouche dans des sorties de lubrification qui se situent aux extrémités des outils ou dans les goujures de ceux-ci. Les sorties de lubrification sont formées en perçant la surface de l'outil de manière orthogonale à l'axe central de l'outil. L'orientation des sorties de lubrification ainsi produites a pour effet que le lubrifiant émanant de ces sorties a tendance à s'éloigner des tranchants de l'outil ce qui résulte en une lubrification non optimale. De plus à l'heure actuelle, des outils à lubrification intégrée avec des sorties dans les goujures ne sont connus que pour des dimensions de coupe supérieures à 6 mm.

[0006] Pour des dimensions plus petites, des outils qui comprennent un arrosage périphérique sous forme de canaux de lubrification droits et parallèles à l'axe de l'outil sont connus. Dans ces outils, les trous de sortie des canaux de lubrification sont placés dans une partie intermédiaire de l'outil qui se situe entre le corps de l'outil et la partie coupante de ce dernier. Malheureusement, la solution d'une lubrification intégrée avec un arrosage périphérique n'est pas complètement satisfaisante. En effet, le lubrifiant n'est pas suffisamment dirigé vers la partie coupant de l'outil ce qui résulte en une lubrification insuffisante. De ce fait, les outils de petites dimensions, c'est-à-dire plus petit que 6 mm, connus de l'art antérieur rencontrent de nombreux problèmes d'usure et de performance lors des opérations d'usinage telles que le rainurage, l'usinage de poches, l'alésage ou encore le filetage par interpolation.

[0007] Les outils de petites et très petites dimensions sont cependant de plus en plus fréquemment utilisés dans la fabrication des composants de la plupart des microsystèmes. Il existe par conséquent un besoin pour un outil de coupe à lubrification intégrée, en particulier de petite taille, qui permette une lubrification suffisante des tranchants de l'outil et une vitesse du lubrifiant maximale.

Résumé de l'invention

[0008] Un but de la présente invention est donc de proposer un outil de coupe à lubrification intégrée permettant de surmonter les limitations mentionnées préalablement.

[0009] Selon l'invention, ces buts sont atteints grâce à l'objet de la revendication indépendante. Les aspects plus spécifiques de la présente invention sont décrits dans les revendications dépendantes ainsi que dans la description.

[0010] De manière plus spécifique, un but de l'invention est atteint grâce à un outil de coupe pour l'usinage de pièces mécaniques, comprenant un corps d'outil avec un axe central et un diamètre de serrage, une tête d'outil adjacente au corps d'outil en direction de l'axe central et composée d'une zone intermédiaire et d'une partie coupante ayant un diamètre de coupe inférieur au diamètre de serrage, la zone intermédiaire étant positionnée entre le corps d'outil et la partie coupante et ayant une forme essentiellement en cône tronqué, caractérisé en ce que, l'outil de coupe comprend au moins un premier canal de lubrification et un deuxième canal de lubrification qui s'étendent à travers le corps d'outil, le premier canal de lubrification débouchant dans un premier trou d'arrosage et le deuxième canal de lubrification débouchant dans un deuxième trou d'arrosage, le premier trou d'arrosage et le deuxième trou d'arrosage étant situés dans la partie coupante.

[0011] Grâce à un tel outil, il est possible d'assurer une lubrification optimale même pour les petits ou très petits outils de coupes. Le fait que l'outil comprend au moins deux canaux de lubrification permet de garantir que le lubrifiant atteigne la zone de coupe même si un des canaux de lubrification était bouché.

[0012] Selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention, le premier trou d'arrosage et le deuxième trou d'arrosage se situent à l'intérieur des rainures spécifiques prévues au fond des goujures de la partie coupante. Le fait que les trous d'arrosage se situent dans les goujures permet de garantir que le lubrifiant atteigne les tranchants de la partie coupante de manière optimale. Ceci est particulièrement avantageux pour les outils de coupe dont la partie coupante est une tête de fraisage.

[0013] Dans un mode de réalisation préféré suivant, le premier trou d'arrosage et le deuxième trou d'arrosage se situent dans les faces de coupe frontale de la partie coupante. De cette manière, le lubrifiant est fourni directement à l'extrémité de l'outil de coupe et au plus près des tranchants de la face de coupe frontale. Ceci est particulièrement avantageux lorsque la partie coupante de l'outil de coupe est un perçoir.

[0014] Dans un autre mode de réalisation préféré, le premier trou d'arrosage se situe proche d'une face de coupe au diamètre de la partie coupante et le deuxième trou d'arrosage se situe proche d'une autre face de coupe au diamètre de la partie coupante. Grâce à ce mode de réalisation, le lubrifiant est fourni aussi bien à l'extrémité de la partie coupante et sur les tranchants de la coupe au diamètre. Ceci est particulièrement avantageux pour les outils qui sont employés en mode perçage mais aussi en mode fraisage.

[0015] Dans un autre mode de réalisation préféré, le premier canal de lubrification et le deuxième canal de lubrification s'étendent à travers le corps d'outil essentiellement de manière parallèle à l'axe central. Grâce à l'orientation des canaux de lubrification de manière parallèle à l'axe central, l'outil de coupe selon la présente invention est particulièrement facile à réaliser.

[0016] Dans un mode de réalisation préféré suivant, le premier canal de lubrification et le deuxième canal de lubrification s'étendent à travers le corps d'outil en spirale autour de l'axe central. L'orientation en spirale des canaux de lubrification est particulièrement avantageuse car elle permet que le lubrifiant lorsqu'il sort des canaux de lubrification soit dirigé sur et le long de la partie coupante de l'outil et permet ainsi d'éviter que le lubrifiant ne s'éloigne de la partie coupante. De plus, l'orientation en spirale permet de garantir que le lubrifiant sorte des trous d'arrosage avec une vitesse suffisante qui permet à la fois une lubrification mais aussi une élimination des copeaux optimales.

[0017] Dans un autre mode de réalisation préféré, l'hélicité de la spirale du premier canal de lubrification autour de l'axe central et de la spirale du deuxième canal de lubrification autour de l'axe central est la même que l'hélicité des goujures de la partie coupante. Cela permet de prévoir les canaux de lubrification orientés de la même manière que les goujures de la partie coupante. Ceci est avantageux car le lubrifiant peut être ainsi fourni aux goujures de manière optimale.

[0018] Dans un autre mode de réalisation préféré, le pas de la spirale du premier canal de lubrification autour de l'axe central et de la spirale du deuxième canal de lubrification autour de l'axe central est le même que le pas des goujures de la partie coupante. Cela permet de s'assurer encore plus que le lubrifiant soit dirigé à l'intérieur des goujures ce qui permet une lubrification optimale de l'outil de coupe.

[0019] Dans un mode de réalisation préféré suivant, le premier canal de lubrification et le deuxième canal de lubrification sont orientés de telle que sorte que directement avant de déboucher dans le premier trou d'arrosage, respectivement dans le deuxième trou d'arrosage, les spirales des canaux de lubrification se superposent aux spirales des goujures de la partie coupante. Cela permet de garantir que le lubrifiant soit dirigé dans les goujures et que la composante vectorielle de la vitesse du lubrifiant corresponde à la direction des goujures. Il est ainsi possible d'atteindre la vitesse maximale du lubrifiant dans les goujures.

[0020] Dans un mode de réalisation préféré suivant, le corps d'outil comprend un canal de lubrification par goujoure de la partie coupante. De par la même, chaque goujure est fournie en lubrifiant et la partie coupante est lubrifiée de manière optimale.

[0021] Dans un autre mode de réalisation préféré, la tête d'outil est une tête de fraisage ou une tête d'alésage.

[0022] Dans un mode de réalisation préféré suivant, le diamètre de coupe est plus petit que 6 mm, avantageusement plus petit que 5 mm, encore plus avantageusement plus petit que 4 mm.

[0023] Dans un mode de réalisation préféré suivant, la tête d'outil et le corps d'outil sont en carbure de tungstène.

Brève description des dessins

[0024] Les particularités et les avantages de la présente invention apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de réalisation donnés à titre illustratif et non limitatifs en référence aux dessins ci-annexés qui représentent : <tb><SEP>• La figure 1a représente une vue en perspective d'un outil de coupe à lubrification intégrée selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; <tb><SEP>• La figure 1b représente une vue détaillée de la partie coupante de l'outil de coupe selon le premier mode de réalisation de la présente invention ; <tb><SEP>• La figure 2a représente une vue en perspective d'un outil de coupe à lubrification intégrée selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; <tb><SEP>• La figure 2b représente une vue détaillée de la partie coupante de l'outil de coupe selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention ; <tb><SEP>• La figure 3a représente une vue en perspective d'un outil de coupe à lubrification intégrée selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ; et <tb><SEP>• La figure 3b représente une vue détaillée de la partie coupante de l'outil de coupe selon le troisième mode de réalisation de la présente invention.

Description détaillée

[0025] La figure 1a présente un outil de coupe 100 à lubrification intégrée selon un premier mode de réalisation de la présente invention. L'outil de coupe 100 comporte un corps d'outil 101 avec un diamètre de serrage D101 ainsi qu'une tête d'outil 102. La tête d'outil 102 comporte une partie coupante 104, avec un diamètre de coupe D104, qui est reliée à au corps d'outil 101 par une partie intermédiaire 103. Comme on peut le voir la partie intermédiaire 103 a essentiellement une forme de cône tronqué ce qui permet de réduire le diamètre de l'outil en direction de la partie coupante 104 du diamètre de serrage D101 vers le diamètre de coupe D104.

[0026] L'outil comprend de plus un premier canal de lubrification C101a, un deuxième canal de lubrification C101b ainsi qu'un troisième canal de lubrification C101c qui s'étendent à travers le corps d'outil 101 jusque dans la tête d'outil 102. Le premier canal de lubrification C101a débouche dans un premier trou d'arrosage S104a, le deuxième canal de lubrification C101b dans un deuxième trou d'arrosage S104b et le troisième canal de lubrification C101c dans un troisième trou d'arrosage S104c.

[0027] Comme on peut le voir dans la figure 1a, dans ce mode de réalisation de la présente invention, les canaux de lubrification C101a, C101b, C101c s'étendent en spirale autour de l'axe central A du corps d'outil. Avantageusement, l'hélicité de cette spirale correspond à l'hélicité des goujures 105 de la partie coupante 104. De plus, il est avantageux si le pas de la spirale correspond au pas de la spirale formée par les goujures 105.

[0028] Comme illustré dans la figure 1b, qui est une vue en détail de la partie coupante 104 de l'outil 100 présenté dans la figure 1a, les trous d'arrosage S104a, S104b, S104c se situent chacun à l'intérieur d'une rainure spécifique 108 prévue au fond des goujures 105 de la partie coupante 104. L'hélicité, le pas ainsi que le diamètre de la spirale des canaux de lubrification sont avantageusement choisis de telle sorte que les goujures 105 représentent la prolongation des canaux de lubrification C101a, C101b, C101c. Ceci est particulièrement avantageux, car la section des trous d'arrosages S101a, S101 b, S101c sont ainsi orientées de telle sorte que le lubrifiant sortant de ces trous est dirigé de manière optimale dans les goujures 105 et le long des tranchants 107. De manière avantageuse, les trous d'arrosage sont placés dans les goujures au plus près de la partie intermédiaire 103. Cela permet d'assurer une lubrification optimale le long de toute la partie coupante 104. Ceci est particulièrement favorable lorsque l'outil de coupe est une tête de fraisage.

[0029] Les figure 2a présente un outil de coupe 200 à lubrification intégrée selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. L'outil 200 est similaire à l'outil 100 sauf pour la position des trous d'arrosage S104a, S104b, S104c qui sont, dans ce deuxième mode de réalisation, situés dans les faces de coupe frontale 106 de la partie coupante 104. Dans l'outil 200, l'hélicité, le pas ainsi que le diamètre de la spirale des canaux de lubrification sont choisis avantageusement de telle sorte, que les canaux de lubrification C101a, C101b, C101c débouchent perpendiculairement aux faces de coupe frontale 106, comme illustré dans la figure 2b. Le lubrifiant est ainsi dirigé en sortant des trous d'arrosage dans la direction la plus avantageuse. En effet, le lubrifiant est ainsi dirigé en direction des tranchants des faces de coupe frontale opposées ce qui permet une lubrification optimale de ces tranchants lors des opérations de surfaçage ainsi que pour les usinages de poches profondes.

[0030] Les figure 3a présente un outil de coupe 300 à lubrification intégrée selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. Contrairement aux outils 100 et 200, l'outil 300 comprend des canaux de lubrification C101 a, C101 b, C101c qui s'étendent dans le corps d'outil 101 de manière essentiellement parallèle à l'axe central A. La distance entre l'axe central A et les canaux de lubrification est choisie avantageusement de telle sorte que les trous d'arrosage S104a, S104b, S104c se situent entre la coupe au diamètre et la coupe frontale. Plus particulièrement, le premier trou d'arrosage S104a se situe proche d'une face de coupe au diamètre de la partie coupante 104 et le deuxième trou d'arrosage S104b se situe proche d'une autre face de coupe au diamètre de la partie coupante 104.

[0031] Ceci est particulièrement avantageux car les tranchants de la coupe frontale et les tranchants de la coupe au diamètre sont lubrifiés. Ceci est particulièrement avantageux pour les outils qui sont utilisés aussi bien en mode perçage qu'en mode fraisage. De plus le fait de prévoir les canaux de lubrification parallèles à l'axe central permet de fournir des outils dont la fabrication est plus facile par rapport aux outils 100 et 200 mais permettant quand même une lubrification suffisante.

[0032] Il est évident que la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien qu'un mode de réalisation non limitatif ait été décrit à titre d'exemple, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive toutes les variations possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. Toutes ces modifications font partie des connaissances communes d'un homme du métier dans le domaine des outils de coupe.

Claims (13)

1. Outil de coupe (100, 200, 300) pour l'usinage de pièces mécaniques, comprenant un corps d'outil (101) avec un axe central (A) et un diamètre de serrage (D101), une tête d'outil (102) adjacente au corps d'outil (101) en direction de l'axe central (A) et composée d'une zone intermédiaire (103) et d'une partie coupante (104) ayant un diamètre de coupe (D104) inférieur au diamètre de serrage (D101), la zone intermédiaire (103) étant positionnée entre le corps d'outil (101) et la partie coupante (104) et ayant une forme essentiellement en cône tronqué, caractérisé en ce que l'outil de coupe (100) comprend au moins un premier canal de lubrification (C101a) et un deuxième canal de lubrification (C101b) qui s'étendent à travers le corps d'outil (101), le premier canal de lubrification (C101a) débouchant dans un premier trou d'arrosage (S104a) et le deuxième canal de lubrification (C101b) débouchant dans un deuxième trou d'arrosage (S104b), le premier trou d'arrosage (S104a) et le deuxième trou d'arrosage (S104b) étant situés dans la partie coupante (104).

2. Outil de coupe (100) selon la revendication 1, dans lequel le premier trou d'arrosage (S104a) et le deuxième trou d'arrosage (S104b) se situent à l'intérieur des rainures spécifiques (108) prévues au fond des goujures (105) de la partie coupante (104).

3. Outil de coupe (200) selon la revendication 1, dans lequel le premier trou d'arrosage (S104a) et le deuxième trou d'arrosage (S104b) se situent dans les faces de coupe frontale (106) de la partie coupante (104).

4. Outil de coupe (300) selon la revendication 1, dans lequel le premier trou d'arrosage (S104a) se situe proche d'une face de coupe au diamètre de la partie coupante (104) et le deuxième trou d'arrosage (S104b) se situe proche d'une autre face de coupe au diamètre de la partie coupante (104).

5. Outil de coupe (300) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le premier canal de lubrification (C101a) et le deuxième canal de lubrification (C101b) s'étendent à travers le corps d'outil (101) essentiellement de manière parallèle à l'axe central (A).

6. Outil de coupe (100, 200) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le premier canal de lubrification (C101a) et le deuxième canal de lubrification (C101b) s'étendent à travers le corps d'outil (101) en spirale autour de l'axe central (A).

7. Outil de coupe (100, 200) selon la revendication 6, dans lequel l'hélicité de la spirale du premier canal de lubrification (C101a) autour de l'axe central (A) et de la spirale du deuxième canal de lubrification (C101b) autour de l'axe central (A) est la même que l'hélicité des goujures (105) de la partie coupante (104).

8. Outil de coupe (100, 200) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le pas de la spirale du premier canal de lubrification (C101a) autour de l'axe central (A) et de la spirale du deuxième canal de lubrification (C101b) autour de l'axe central (A) est le même que le pas des goujures (105) de la partie coupante (104).

9. Outil de coupe (100, 200) selon une des revendications 6 à 8, dans lequel le premier canal de lubrification (C101a) et le deuxième canal de lubrification (C101b) sont orientés de telles que sortes que directement avant de déboucher dans le premier trou d'arrosage (S104a), respectivement dans le deuxième trou d'arrosage (S104b), les spirales des canaux de lubrification (C101a, C101b) se superposent aux spirales des goujures (105) de la partie coupante (104).

10. Outil de coupe (100, 200, 300) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le corps d'outil (101) comprend un canal de lubrification (C101a, C101 b) par goujures (105) de la partie coupante (104).

11. Outil de coupe (100, 200, 300) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la tête d'outil (102) est une tête de fraisage ou une tête d'alésage.

12. Outil de coupe (100, 200, 300) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le diamètre de coupe (D104) est plus petit que 6 mm, avantageusement plus petit que 5 mm, encore plus avantageusement plus petit que 4 mm.

13. Outil de coupe (100, 200,3 00) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la tête d'outil (102) et le corps d'outil (101) sont en carbure de tungstène.