FR2486842A1 - Fraise annulaire a aleser travaillant de face - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE FRAISE ANNULAIRE A ALESER TRAVAILLANT DE FACE. LADITE FRAISE COMPORTE DES DENTS 20 DONT CHACUNE PRESENTE AU MOINS TROIS ARETES TRANCHANTES 34, 36, 38 FORMANT CHACUNE UN COPEAU DISTINCT. LES DEUX ARETES RADIALEMENT LES PLUS INTERNES 34, 36 SONT FORMEES SUR LA PARTIE DE CHAQUE DENT 20 QUI COMPREND A L'EPAISSEUR DE L'AME COMPRISE ENTRE LES DENTS SUCCESSIVES. L'AME A UNE EPAISSEUR QUI EST DE PREFERENCE SUPERIEURE A LA PROFONDEUR RADIALE DE LA RAINURE 22 SITUEE ENTRE LES DENTS SUCCESSIVES 20. APPLICATION AUX FRAISES ANNULAIRES A ALESER.

Description

La présente invention concerne un fraise annulaire

travaillant de face.

Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 Re 28 416, il est décrit une fraise annulaire comportant plusieurs dents espacées autour de son extrémité (inférieure) d'attaque.

Chaque dent comporte plusieurs arêtes de coupe décalées circon-

férentiellement. Les arêtes de coupe sont conçues de manière que chacune d'elles forme son propre copeau. L'arrête de coupe radialement la plus interne s'étend radialement en travers

d'un creux peu profond ménagé dans l'âme entre des dents suc-

cessives et le bord de coupe le plus externe s'étend radiale-

ment en travers d'une rainure externe qui se prolonge hélicol-

dalement de bas en haut le long de la fraise entre les dents

successives. Selon le brevet précité, la rainure a une profon-

feur radiale qui est égale à environ la moitié de l'épaisseur de la paroi annulaire de la fraise et l'âme a une épaisseur qui est égale à environ la moitié de l'épaisseur de la paroi annulaire. Par conséquent, l'arête de coupe radialement la plus interne de chaque dent a une étendue radiale qui est aussi

égale à environ la moitié de l'épaisseur de la paroi de la-

fraise. Ainsi, la rainure a une profondeur radiale qui est suffisante pour permettre la décharge des copeaux enlevés par

les deux arêtes de coupe.

Selon une autre proposition du brevet précité, s'il est souhaitable de former sur chaque dent trois arêtes de coupe décalées circonférentiellement de façon que chaque dent enlève

trois copeaux au lieu de deux, la profondeur radiale de la rai-..

nure et l'épaisseur de l'âme sont maintenues les mêmes que pour une fraise à dents présentant deux décalages et la partie de la paroi de la fraise qui correspond à la profondeur de la rainure constitue deux arêtes de coupe décalées circonférentiellement au lieu d'une seule arête. L'arête de coupe radialement la plus externe est délimitée par un creux externe qui présente une dimension axiale relativement courte et qui débouche dans la rainure. Cependant, la rainure présentant encore une dimension

radiale qui est approximativement égale à la moitié de l'épais-

seur de la paroi de la fraise de sorte qu'elle peut aisément

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contenir le copeau enlevé par l'arête de coupe radialement la

plus interne.

Bien que la fraise décrite dans le brevet antérieur cité plus haut assure une coupe qui est très supérieure à celle des fraises annulaires utilisées antérieurement, dans certaines conditions d'avance et de vitesse, les copeaux ont tendance à se tasser dans le creux interne et dans la rainure. Lorsque cela se produit, la coupe est beaucoup plus lente et on obtient

un trou conique surdimensionné présentant un fini plus grossier.

De plus, la longévité de l'arête de coupe est sensiblement écourtée. Le demandeur a trouvé que le moyen le plus pratique de surmonter cette difficulté due au tassement des copeaux dans la rainure d'une fraise annulaire est de concevoir une

fraise qui produise des copeaux minces et étroits.

Normalement, dès qu'un copeau est taillé, il com-

mence à s'enrouler en spirale. Le volume et la rigidité d'un copeau enroulé en spirale sont déterminés par sa largeur et

son épaisseur. Si un copeau est large, il ne se plie pas faci-

lement et occupe un volume assez grand. Par suite de la forma-

tien d'un copeau en spirale de grand volume, la quantité de ma-

tière formant le copeau,qui peut se déplacer de bas en haut dans le canal défini par une rainure en un temps donné,est moins grande. Cependant, si un copeau est étroit, il se plie aisément lorsqu'il rencontre un obstacle, comme la paroi d'une

rainure ou d'un trouet nécessite un creux de profondeur beau-

boup moins grande lorsqu'il monte le long d'une rainure. Un copeau étroit peut aussi être facilement déformé au-delà de sa limite élastique et se brise donc aisément en de plus petits fragments. De plus, un copeau étroit forme une hélice élastique facilement compressible qui peut s'entrelacer avec d'autres

au fur et à mesure qu'il monte le long d'une rainure hélicol-

dale. Lorsque de tels copeaux hélicoïdaux entrelacés entrent en contact avec la paroi du trou qui est ménagée par la fraise',

le frottement résultant tend à s'opposer à une rotation supplé-

mentaire desdits copeaux avec la fraise et par suite ils sont guidés positivement vers le haut par la paroi latérale de.fuite

de la rainure hélicoïdale sans que cette dernière soit obstruée.

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Il est donc possible de diminuer la section d'une rainure lors-

que la largeur du copeau est réduite. Par suite, avec une paroi latérale d'une fraise d'une épaisseur donnée, plus la dimension de la rainure diminue plus la résistance mécanique de la fraise augmente,étant donnéque l'âme comprise entre les dents suc- cessive devient plus épaisse. Une âme plus épaisse assure une plus grande rigidité en ménageant un trou plus précis avec un meilleur fini. Avec une plus grande résistance mécanique de la fraise, il est possible de tailler un copeau plus épais et/ou d'utiliser un plus grand nombre de dents; ainsi on obtient

également une coupe plus rapide.

La présente invention a principalement pour objet

une fraise annulaire assurant une coupe plus efficace,plus ra-

pide et plus précise, donnant un meilleur fini, présentant une

plus grande longévité et,en même temps,une plus grande résis-

tance à la rupture qu'une fraise de dimensions équivalentes de

l'art antérieur.

L'invention concerne également une fraise annulaire rainurée, dans laquelle chaque dent comporte une série d'au moins trois arêtes tranchantes dont chacune a de préférence une dimension radiale sensiblement inférieure à la moitié de l'épaisseur de la paroi de la fraise de façon que la dimension

radiale de la rainure puisse être aussi petite qu'un tiers en-

viron de l'épaisseur de la paroi de la fraise,en étant encore suffisamment profonde pour contenir librement le copeau taillé

par l'arête tranchante la-plus large.

La présente invention concerne également une fraise annulaire à aléser travaillant de face qui est plus efficace et présente une plus grande résistance mécanique que les fraises

antérieures de même dimension-. On y parvient en donnant à cha-

que dent de la fraise au moins trois arêtes tranchantes dont chacune est destinée à former un copeau distinct et dont deux sont réalisées sur la partie de la paroi latérale de la fraise située radialement en deçà de larainure, c'est-à-dire dans la

partie de l'âme située entre les dents successives.

Une telle fraise annulaire convient admirablement

pour être exécutée en deux parties axialement adjacentes,assem-

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blées par emboîtage de façon que la partie menante de la fraise sur laquelle les dents sont réalisées puisse être faite en un matériau pour outil coupant relativement coûteux, comme de l'acier rapide et que le corps de la fraise puisse être constitué d'un matériau moins coûteux, comme un acier assez faiblement allié

traité thermiquement.

L'invention a encore pour objet une fraise annu-

laire à aléser travaillant de face d'une conception permettant de fabriquer des fraises de petit diamètre ayant sensiblement

moins tendance à développer des fissures telles qu.e des gerçu-

res lorsque les rainures sont rectifiées ou traitées thermique-

ment, tout en permettant de réduire aisément le diamètre d'une

fraise de dimension classique pour obtenir une fraise de di-

mension spéciale.

La fraise annulaire à aléser selon la forme de réa-

lisation préférée de l'invention présente une paroi latérale

annulaire comportant plusieurs dents espacées circonférentiel-

lement autour de son extrémité inférieure et un nombre corres-

pondant de rainures hélicoïdales autour de sa périphérie. Chaque

dent présente plusieurs arêtes tranchantes décalées circonfé-

rentiellement et de préférence verticalement, au moins deux

desdites arêtes étant formées sur la partie de la dent qui cor-

respond.à l'épaisseur de l'âme située entre des dents succesi-

sives et les autres arêtes tranchantes étant formées sur lapartie de la dent qui correspond à l'épaisseur radiale de la rainure. La

largeur combinée des deux arêtes tranchantes radialement inter-

nes est de préférence supérieure à la largeur combinée des au-

tres arêtes tranchantes, auquel cas l'épaisseur de l'âme est plus grande que la profondeur de la rainure. De plus, la profondeur de la rainure est de préférence au moins aussi grande que la

largeur de la plus large des deux arêtes tranchantes internes.

L'épaisseur de la paroi de la fraise est calculée pour réaliser un trajet de coupe relativement étroit afin de maintenir à une valeur raisonnablement faible la puissance nécessaire pour faire

avancer la fraise à travers une pièce à usiner.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels La figure 1 est une vue en perspective d'une forme de réalisation d'une fraise selon la présente invention;

La figure 2 est une vue fragmentaire à grande échel-

le d'une partie de la fraise de la figure 1, qui est entourée du cercle 2;

La figure 3 est une coupe fragmentaire de la frai-

se suivant la ligne 3-3 de la figure 1; La figure 4 est une vue fragmentaire en partie en perspective et en coupe d'une dent de la fraise; La figure 5 est une vue en perspective d'une autre forme de réalisation d'une fraise selon l'invention;

La figure 6 est -une vue fragmentaire à grande échel-

le d'une partie de la fraise de la figure 5, qui est entourée du cercle 6; La figure 7 est une vue en perspective et en coupe d'une dent de la fraise représentée sur la figure 5;

La figure 8 est une vue-fragmentaire à grande échel-

le du dessous montrant la fraise en relation avec la pièce à travers laquelle elle est avancée; et

La figure 9 est une vue fragmentaire en perspec-

tive d'une autre fraise qui est légèrement modifiée par rapport

à celle représentée sur les figures 5 à 8.

Sur les dessins, la fraise annulaire à aléser tra-

vaillant de face de la présente invention est désignée d'une

façon générale par 10 et comprend un corps 12 et une tige 14.

Le corps 10 à la forme d'une cuvette renversée et présente une

paroi latérale 16 et une paroi supérieure 18. L'extrémité infé-

rieure de la paroi latérale 16 présente plusieurs dents de

coupe 20 qui,de préférence,sont uniformément espacées. Une rai-

nure hélicoïdale 22 se prolonge de bas en haut autour de la périphérie de la fraise à proximité de chaque dent 20. Les rainures successives 22 sont séparées par un cordon 24 à la

périphérie de la fraise. Dans la fraise représentée, les rai-

nures et cordons couvrent toute la longueur de sa paroi laté-

rale. Pour certaines applications, la fraise assure un travail

encore plus efficace lorsque les rainures et cordons sont sen-

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siblement plus courts que la paroi latérale. Les parties de la paroi latérale annulaire de la fraise qui sont comprises entre les

dents successives 20 constituent des âmes 26. La face radia-

lement externe 28 de chaque âme 26 définit la paroi radiale-

ment interne de chaque rainure 22. Chaque rainure 22 comporte

une paroi latérale avant 30 et une paroi latérale arrière 32.

Dans la forme de réalisation de la fraise repré-

sentée sur les figures 1 à 4, chaque dent 20 présente trois arêtes tranchantes 34, 36, 38. L'arête 34 est à distance vers l'avant, dans le sens de rotation, de l'arête 36 et celle-ci

est à distance vers l'avant, dans le sens de rotation, de l'a-

rête 38. L'arête 34 est située à l'extrémité inférieure de la face arrière 40 d'un creux interne 42. L'extrémité supérieure du creux 42 est inclinée radialement vers l'extérieur de bas en haut en 44. L'arête 36 se trouve à l'extrémité inférieure de la face arrière 46 d'un creux secondaire 48 qui est ménagé

dans l'âme 26 à proximité immédiate du creux interne 44. L'ex-

trémité supérieure du creux secondaire 48 est incurvée vers le, haut et radialement vers l'extérieur,comme indiqué en 50. Les arêtes 34 et 36 sont séparées par un épaulement circonférentiel

51 situé à l'extrémité inférieure de la face radialement inter-

ne 52 du creux 48. L'arête 38 se trouve à l'extrémité inférieu-

re de la face arrière 32 de la rainure 22 et est espacée vers

l'arrière de l'arête 36 par un épaulement 54 à l'extrémité in-

férieure de la rainure 22.

La face inférieure de chaque dent présente des faces en dépouille ou détalonnées 56, 58. Dans la position de

fonctionnement de la fraise, la face détalonnée 56 est incli-

née axialement vers le haut et radialement vers l'intérieur, tandis que la face détalonnée 58 est inclinée axialement vers le haut et radialement vers l'extérieur. En outre, chacune de ces faces détalonnées est légèrement inclinée vers le haut à partir des arêtes tranchantes respectives dans une direction circonférentielle, par exemple de 5 à 200, pour conférer aux arêtes tranchantes la dépouille nécessaire. Les deux faces détalonnées 56, 58 forment à leur intersection une crête 60 qui coupe l'arête radialement la plus externe 38. Bien qu'il f486842 Z soit possible de meuler les faces détalonnées 56, 58 de façon que la crête 60 coupe l'une quelconque des arêtes tranchantes, il est préférable dans la plupart des cas que cette crête coupe l'arête tranchante la plus externe. Par suite de l'inclinaison des faces détalonnées 56, 58, les arêtes 34, 36, 38 sont incli- nées axialement et sont décalées verticalement ainsi que dans

le sens circonférentiel.

L'une des principales caractéristiques de la frai-

se de la présente invention réside dans le fait que, à l'extré-

mité inférieure de chaque dent, l'â.me 26 présente une dimension

radiale qui de préférence est supérieure à la profondeur radia-

le de la rainure adjacente 22. Etant donné que les arêtes 34, 36, 38 sont décalées circonférentiellement comme représenté, lorsque la fraise est mise en rotation et est avancée dans une pièce, un copeau distinct est taillé par chacune des arêtes tranchantes. Les dimensions relatives de la fraise sont telles

que la profondeur radiale de la rainure 22 n'est pas sensible-

ment inférieure et est de préférence supérieure à la plus large des deux arêtes tranchantes 34, 36. Ainsi, immédiatement après sa taille, le copeau formé par l'arête tranchante 34 est dirigé dans la rainure 22 par l'inclinaison radiale de cette arête et l'extrémité supérieure 44 du creux 42. Egalement, immédiatement après sa taille, le copeau formé par l'arête 36 est dirigé dans la rainure 22 par l'inclinaison radiale de cette arête et par la paroi curviligne 50 du creux 48. La dimension axiale du creux secondaire 48 n'est de préférence pas sensiblement supérieure

à la dimension axiale du creux 42,de manière à favoriser l'éva-

cuation immédiate du copeau dans la rainure 22 et à éviter ain-

si la tendance qu'ont les copeaux à. s'accumuler et à se tasser

dans le creux 48. Bien que l'inclinaison de l'arête 34 ait ten-

dance à diriger le copeau formé vers le haut et vers l'extérieur,

l'étendue circonférentielle du creux 42 devrait être suffisam-

ment faible pour éviter que le copeau formé par l'arête 34

s'enroule d'une façon importante directement dans le creux 42.

Si le creux 42 est suffisamment petit dans le sens circonféren-

tiel, le copeau formé par l'arête 34 tend à rester assez recti-

ligne et est dirigé plus facilement vers le haut et vers l'ex-

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térieur du creux. La largeur circonférentielle du creux inter-

ne 42 ne devrait de préférence pas être supérieure à environ la moitié de l'épaisseur de l'âme 26 et de l'ordre du tiers

environ de l'épaisseur de cette âme 26. La dimension circonfé-

ruentielle du creux 42 devrait varier de manière inversement

proportionnelle à l'épaisseur de-l'âme 26. Ainsi, immédiate-

ment après leur taille, les copeaux formés par les arêtes 34, 36 sont dirigés radialement vers l'extérieur et axialement vers le haut dans la rainure 22. Le copeau formé par l'arête 38 est

également dirigé vers le haut dans l'arête 22.

Etant donné que chacun de ces copeaux est relative-

ment étroit et tend à former des hélices axiales plutdt que des spires radiales, ils sont efficacement dirigés radialement vers l'extérieur par les creux. Au fur et à mesures que les copeaux

hélicoïdaux se déplacent à partir de chacune des arêtes axia-

lement vers le haut et radialement vers l'extérieur dans la rainure 22, ils tendent à s'entrelacer. Dès que les copeaux hélicoïdaux entrelacés entrent en contact avec la paroi du trou en cours de perçage, la friction ainsi créée tend à arrêter la rotation des copeaux avec la fraise. Lorsque cela se produit, la face arrière 32 de la rainure dans laquelle ils se trouvent entre en contact avec les copeaux hélicoïdaux et les pousse vers le haut hors de la rainure. Etant donné que les copeaux sont étroits,. ils peuvent être facilement comprimés entre la face interne 28 de la rainure et la paroi du trou en cours de

perçage dans la pièce. Comme la face arrière 32 de chaque rai-

nure 22 a la forme d'une hélice continue, le déplacement des copeaux de bas en haut dans les rainures est continu, régulier et non entravé. Ainsi, si les -creux 42, 48 sont configurés et dimensionnés de manière à diriger les copeaux formés par les arêtes-34, 36 à peu près directement dans la rainure 22 et étant donné que le déplacement des copeaux de bas en haut dans la rainure n'est pas entravé, on est assuré d'un déplacement

libre des copeaux vers le haut hors de la rainure. Le dépla-

cement libre des petits copeaux le long de la rainure est ef-

fectué plus facilement lorsque la fraise est alimentée inté-

rieurement d'un agent de refroidissement sous pression. En

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outre, du fait que les copeaux sont étroits et sont faibles d'une façon inhérente, ils ont tendance à se casser facilement en s'éloignant du trou et n'ont donc pas tendance à s'enrouler autour de la fraise et/ou de l'arbre ou mandrin lorsqu'ils s'échappent du trou en cours de perçage et par suite à bloquer ou gêner l'échappement ultérieur des copeaux taillés par la suite. En outre, comme déjà mentionné, si le creux 42 est

étroit dans le sens circonférentiel, le copeau formé par l'arê-

te 34 a moins tendance à s'enroulerde sorte qu'il est dirigé dans la rainure 22 en étant mieux redressé. Cela a pour effet d'atténuer la possibilité d'un coincement du copeau et d'une

obstruction du creux ou de la rainure.

S'il est souhaitable de prévoir un léger jeu entre la face interne de la paroi 16 et le "lingot" cylindre en cours de découpage, la face interne de la paroi 16 peut s'inclinervers l'extérieur suivant un angle d'environ un degré à partir de son extrémité inférieure, sur une courte distance de 12,7 mm par exemple, comme indiqué en 62 sur la figure 3. Au-dessus de la partie inclinée, la face interne de la paroi latérale peut. être cylindrique

comme indiqué en 64. Ainsi, à une faible distance au-dessus des arêtes tran-

chantes, la face interne de la fraise présente un jeu d'environ 0,203 mm par

rapport à la périphérie cylindrique du lingot qui est découpé dans la pièce.

Egalement, comme on le voit sur la figure 3, la profondeur de la rainure 22 peut être éventuellement augmentée progressivement de bas en haut en meulant la face interne 28 de la rainure de façon qu'elle-s'évase radialement vers l'intérieur et vers le haut plus rapidement jusqu'à la partie 62 au-dessusg de cette dernière. Il en résulte un jeu radial pour le copeau formé. par l'arête 38 immédiatement après sa taille. Ainsi, la rainure peut présenter dans son ensemble une section qui croit

de bas en haut pour encore mieux faciliter l'ejection des co-

peaux. Chaque rainure peut également présenter une section

croissante de façon qu'elle soit circonferentiellement plus lar-

ge à son extrémité supérieure qu'à son extrémité inférieure.

La présence d'une âme épaisse, tout en maintenant

la largeur de to-us les copeaux à une très faible valeur,a éga-

lement l'avantage de permettre de ménager un creux interne axialement plus profond. Un tel creux axialement plus profond 1 0 non seulement facilite un meilleur écoulement de l'agent de refroidissement en travers des dents de la fraise,mais permet aussi de maintenir l'affûtage des dents plus longtemps avant

qu'une rectification des creux devienne nécessaire.

Il est évident pour réduire la puissance nécessai- re pour faire avancer une fraise annulaire dans une pièce en acier,par exemple, il est indispensable que le trajet ou la gorge de coupe formé par la fraise soit relativement étroit Pour une fraise destinée à percer un trou dans de l'acier, une

dimension pratique de l'épaisseur de la paroi de la fraise an-

nulaire est comprise entre environ 4,06 et 4,57 mm. Lorsque chaque dent présente trois arêtes tranchantes, comme on le voit sur les figures 1 à 4, et lorsque la paroi latérale de la fraise à une épaisseur d'environ 4,06 mm, la profondeur radiale de

la rainure 22 peut être de l'ordre de 1,78 mm et ainsi l'épais-

seur de l'âme 26 peut être d'environ 2,29 mm. Les deux arêtes internes 34, 36 peuvent avoir une largeur d'environ 1,145 mm ou, si on le désire, l'arête la plus interne 34 peut avoir une largeur d'environ 1 mm et l'arête intermédiaire 36 peut avoir une largeur d'environ 1,27 mm. Ainsi, en présence d'une âme

relativement épaisse et d'une paroi annulaire relativement min-

ce, chacun des copeaux taillés par les trois arêtes peut

être facilement contenu dans la rainure 22. La dimension cir-

conférentielle de chaque rainure est de préférence plusieurs

fois supérieures à la profondeur radiale de chaque rainure.

- La différence entre la fraise représentée sur les figures 5 à 8 etcelle des figures 1 à 4 réside essentiellement dans une seule caractéristique. Dans la fraise des figures 5 à 8, la partie de chaque dent qui correspond à la profondeur de la rainure 22 présente deux arêtes tranchantes 70, 72 au lieu d'une seule,comme représenté en 38 sur les figures 1 à 4. Si la paroi latérale 16 de la fraise a une épaisseur d'environ 4,06 mm, la fraise peut être réalisée de façon que la rainure 22 ait une profondeur d'environ 1,63 mm et que l'âme 26 ait

une épaisseur d'environ 2,44-mm. Dans ce cas, chacune des arê-

tes 34, 36 peut présenter une largeur d'environ 1,22 mm et cha-

cune des arêtes 70, 72 peut avoir une largeur d'environ 0,81 mm.

Les faces détalonnées 56, 58 de chaque dent sont inclinées de la manière décrite précédemment en se référant aux figures 1 à 4 et forment de préférence à leur intersection une crête 74 qui

coupe elle-même l'arête la plus externe 72 sensiblement au mi-

lieu. Dans la fraise représentée sur les figures 5 à 8, l'arête 72 est décalée circonférentiellement par rapport à l'arête 70 d'une très faible distance,de sorte que ces arêtes

forment un seul copeau ayant une ligne centrale de faiblesse.

En pratique, dans une fraise destinée à percer des trous dans

de l'acier, l'arête 72 ne doit être décalée que d'un quart en-

viron de la distance de décalage des autres dents et de préfé-

rence au maximum d'environ 0,38 mm. L'unique copeau déformé

ainsi taillé par les arêtes 70,. 72 est très sujet à une cassu-

re dès qu'il rencontre un obstacle. Cependant, ce copeau uni-

que et faible est dirigé immédiatement dans la large rainure

22, ce qui supprime la tendance des copeaux étroits à se tas-

ser dans la partie de la rainure qui est comprise entre l'épau-

lement 82 (Figure 8) et la paroi latérale 76 du trou en cours

de perçage.

Si l'arête 72 est décalée vers l'arrière par rap-

port à l'arête 70, de façon que chacune de ces-arêtes taille un copeau individuel, il est alors préférable que la partie de la rainure 22 associée à l'arête 72 ait la forme d'un creux 84

(Figure 9) se prolongeant verticalement sur une distance sensi-

-blement égale à la dimension verticale des creux 44, 50. Ainsi, lorsque l'arête 72 est suffisamment décalée pour tailler un

copeau distinct, ce dernier est dirigé par le creux 84 immé-

diatement dans la large rainure 22 et n'a pas tendance à obs-

truer le creux 84.

Lorsque la fraise représentée sur la figure 9 est mise en rotation et est avancée dans une pièce,. quatre copeaux distincts sont formés par les arêtes tranchantes 34, 36 et 70, 72. En utilisant la fraise représentée sur les figures 5 à 8, les arêtes 34, 36 forment chacune un copeau distinct et, comme on l'a expliqué ci-dessus, les arêtes 70, 72 taillent un seul copeau facilement cassable. Dans l'un ou l'autre cas, le copeau formé par l'arête 34 est dirigé immédiatement vers l'extérieur

dans la rainure 22 et celui formé par l'arête 36 est aussi di-

rigé immédiatement vers le haut et vers l'extérieur dans ladite

rainure 22. De même, le copeau unique ou les copeaux séparés for-

més par les arêtes 70, 72 sont dirigés de bas en haut dans l'a-

rête 22.

Cependant, immédiatement après la formation des copeaux par les arêtes 34, 36, 70 et leur acheminement dans la rainure 22, ils entrent en contact de frottement avec la paroi latérale 76, du trou en cours de perçage dans la pièce. Etant donné que les copeaux, qui n'ont pas été fracturés> présentent

normalement une configuration à peu près hélicoidale, lors-

qu'ils entrent en contact avec la paroi latérale, la résistance de frottement ainsi créée à tendance à empêcher les copeaux hélicoïdaux de tourner avec la fraise. Par suite, les copeaux

viennent immédiatement en contact avec la paroi latérale ar-

rière 78 de la rainure 22 (figure 6).et,.de la manière décrite précédemment, ils sont poussés vers le haut hors de la rainure sans rencontrer d'obstacle. Ainsi, à cause de la faible dimension circonférentielle de l'épaulement 82, lorsqu'on utilise la fraise représentée sur les figures 5 à 8, les copeaux n'entrent pas en contact avec ledit épaulement 82 et sont donc captés par la paroi latérale arrière 80 de la rainure 22. Cela est souhaitable du fait que la tendance qu'ont les copeaux à se coincer entre la périphérie de la fraise et la paroi latérale 76 du trou en cours de perçage es-t sensiblement réduite. De plus, étant donné que les copeaux-sont étroits, ils ont moins tendance à érafler la paroi du trou en cours de perçage au fur et à mesure qu'ils montent le long des rainures. En outre, les copeaux étroits sont facilement rompus lorsqu'ils s'échappent

du trou en cours de perçage et n'ont donc pas tendance à s'en- rouler autour de la fraise et/ou de l'arbre ou mandrin et à gêner

le libre passage des copeaux formés ultérieurement.

La présence de quatre arêtes tranchantes décalées

circonférentiellement et verticalement, comme celles représen-

tées sur les figures 5 à 8 et 9, a plusieurs autres avantages

intéressants par rapport à la fraise représentée sur les figu-

ras 1 à 4. En premier lieu, toutes les arêtes tranchantes de ces fraises peuvent être plus étroites que celles représentées sur la fraise des figures 1 à 4, même si les deux fraises ont

une âme de même épaisseur et des rainures de même profondeur.

Ainsi, les copeaux formés par ces arêtes peuvent être encore

plus facilement évacués et éjectés de bas en haut par l'inter-

médiaire des rainures 22. Un autre avantage des configurations représentées sur les figures 5 à 8 et 9, dans lesquelles la partie de la dent correspondant à la profondeur de la rainure

est constituée par deux arêtes tranchantes au lieu d'une>ré-

side dans le fait que, si l'on désire réaliser une fraise ayant un diamètre externe d'environ 0,5 mm plus petit que celui d'une fraise de dimension classique, il suffit de prendre une fraise finie de dimension classique et de meuler sa périphérie sur une distance de 0,25 mm. Ainsi, la profondeur de la rainure 22 n'est diminuée que de 0,25 mm et est encore suffisante pour contenir la largeur des copeaux taillés par les trois autres

* arêtes tranchantes. Même avec la fraise représentée sur les fi-

gures 1 à 4, il est évident que le diamètre externe de la frai-

se peut être réduit par meulage pour obtenir une fraise de dimension spéciale, à condition que la profondeur radiale de la rainure résultante soit encore d'une largeur à peu près

égale à celle du copeau le plus large.

Un autre avantage de la fraise présentant au moins deux arêtes tranchantes à la fois dans l'âme et dans la partie de la dent correspondant.à la profondeur de la rainure réside dans le fait que, lorsqu'un copeau métallique est taillé, il a tendance à se déployer dans une proportion allant jusqu'à %. Avec les fraises représentées sur les figures 5 à 8 et S, la profondeur de la rainure 22 est supérieure de plus de l0. à la largeur de l'arête la plus large. Ainsi, la tendance qu'ont les copeaux qui se déploient à se coincer dans

la rainure 22 ou à l'obturer est encore atténuée. Même si les-

arêtes 70, 72 de la fraise représentée sur les figures 5 à 8 forment un seul copeau, ce dernier présente une ligne centrale de faiblesse et se brise donc facilement en de petits copeaux étroits.

Avec une fraise de la présente invention, l'éjec-

tion aisée des copeaux et d'autres avantages sont obtenus sans

que ce soit aux dépens de la résistance mécanique de la fraise.

Cela est dû notamment au fait que chaque dent présente au moins trois, et de préférence quatre arêtes tranchantes ou davantage

et que la profondeur de la rainure peut être sensiblement infé-

rieure à la largeurou àl'épaisseur de l'âme comprise entre les

dents successives. La résistance mécanique d'une fraise annu-

laire présentant une paroi latérale rainurée est déterminée principalement par l'épaisseur de l'âme. Ainsi, si l'âme d'une

fraise particulière doit avoir une épaisseur minimale prédéter-

minée, alors l'épaisseur totale de la paroi d'une fraise de l'invention peut être inférieure à celle d'une fraise de l'art antérieur,étant donné que, grâce à la présente invention, la profondeur de la rainure peut être inférieure à l'épaisseur

de l'âmetout en étant encore suffisante pour contenir le co-

peau le plus large qui est formé par l'une quelconque des arê-

tes tranchantes. Une paroi latérale plus'mince est avantageuse

du point de vue du prix ainsi que pour assurer un étroit tra-

jet de coupe.

Un autre avantage d'une fraise réalisée selon l'in-

vention ressort de la figure 3. Comme on l'a souligné plus haut,

l'épaisseur de l'âme 26 à proximité de chaque dent peut être supé-

rieure à la profondeur de la rainure 22. Cela résulte du fait que la partie de la dent correspondant à l'épaisseur de l'âme présente au moins deux arêtes tranchantes dont chacune a une

largeur qui de préférence est sensiblement inférieure à la pro-

fondeur de la rainure. Ainsi, si la paroi interne 28 de la rainure s'incline radialement vers l'intérieur et vers le haut au voisinage immédiat de son extrémité inférieure et assez brusquement environ jusqu'à la partie désignée par 62 sur la

figure 3, le copeau taillé par l'arête 38 présente immédiate-

ment un dégagement par rapport à la rainure. Egalement, lors-

que la face interne de la fraise est inclinée, près de son ex-

trémité inférieure, radialement vers l'extérieur et vers le haut, l'âme 26 a une épaisseur minimale près de l'extrémité supérieure de la paroi latérale de la fraise dans la région

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désignée par 86 sur la figure 3. Cette région 86 devient alors

la région critique de la fraise en ce qui concerne sa résis-

tance mécanique. Par conséquent, dans le cas d'une fraise clas-

sique de l'art antérieur, dans laquelle la profondeur d'une rainure est aussi grande que l'épaisseur de l'âme à proximité de la dent de la fraise, l'épaisseur totale de la paroi.de ladite fraise devrait alors être sensiblement plus grande s'il fallait ménager une rainure de profondeur croissante de bas en

haut et avec un dégagement autour de sa face interne. Il res-

sort également que, dans le cas d'une fraise de l'invention, il est possible d'obtenir un dégagement sensiblement supérieur

autour de la face interne de la fraise sans qu'il soit néces-

saire d'accroître sensiblement l'épaisseur de la paroi de cette dernière. Un plus grand dégagement est également souhaitable

pour faciliter l'augmentation du débit de l'agent de refroidis-

sement vers les dents de la fraise.

La présence d'une âme relativement épaisse et d'une

rainure relativement étroite dans une fraise annulaire est aus-

si très importante du point de vue fabrication. Dans le cas d'une paroi d'une épaisseur donnée, lorsqu'on tente de meuler une rainure relativement profonde dans la paroi latérale, de petites fissures ou gerçures ont fortement tendance à se former

dans l'âme et peuvent être la cause d'une longévité relative-

ment courte de l'outil. Des rainures relativement profondes augmentent aussi la tendance à la formation de gerçures pendant

le traitement thermique. Cependant, si la rainure est relative-

ment étroite et si l'âme est relativement épaisse, cette der-

nière peut absorber sensiblement plus de chaleur et donc réduire sensiblement la tendance à la formation de telles gerçures au cours du traitement thermique et du meulage des rainures. Une rainure étroite est également souhaitable du point de vue du prix de fabrication. Elle peut être usinée ou meulée en moins de temps et assure une longévité proportionnellement plus grande

de l'outil.

Bien qu'on ne l'ait pas représenté sur les dessins, la plupart des fraises annulaires nécessitent un pilote ou foret de centrage. En pratique, l'alésage 88 de la tige 14,qui

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est destiné à maintenir le pilote ou le foret, doit présenter au moins une dimension prédéterminée. Ainsi le diamètre interne de la fraise doit être au moins égal au diamètre du pilote ou du foret. Etant donné que la fraise de la présente invention a une âme dont l'épaisseur peut être supérieure à la profon-

deur de la rainure, il s'en suitqu'avec un trou destiné au pi-

lote d'une dimension prédéterminée, le diamètre externe d'une

fraise selon l'invention peut être inférieur au diamètre exter-

ne minimal d'une fraise réalisée selon l'art antérieur.

Un autre avantage qui découle du fait que la pré-

sente fraise a une âme plus épaisse en-comparaison de celle

de l'art antérieur, réside dans le fait qu'elle peut être réa-

lisée en deux parties, une partie dentée et une partie formant corps,emboîtéesaxialement dans la région de l'âme et fixées ensemble par filetage, soudage, etc. L'âme plus épaisse permet une telle liaison télescopique sans affecter sensiblement la résistance mécanique de la fraise. Une fraise construite en deux parties de cette manière a évidemment un avantage du

point de vue prix de fabrication. Il suffit que la partie den-

tée soit en acier coûteux. De plus, lorsque les dents sont usées, seule la partie dentée doit être remplacée et non pas

toute la fraise.

Une âme plus épaisse permet aussi de-réaliser un plus grand nombre de dents autour de la périphérie de ladite

fraise,étant donné qu'elle est capable de résister à une pous-

sée et à un couple plus forts. Un nombre plus grand de dents se traduit par de plus nombreuses arêtes tranchantes et une coupe

plus rapide.

Il a été déterminé que, du point de vue de la ré-

sistance mécanique maximale de la fraise par rapport à la-faci-

lité d'éjection des copeaux, l'épaisseur de l'âme comprise entre les dents successives doit être d'au moins 55 à 60 % de l'épaisseur de la paroi annulaire de la fraise. Dans le cas

des fraises du type représenté sur les figures 5 à 8 et 9, lors-

que chaque dent présente quatre arêtes tranchantes,en l'absence de considérationsspéciales, il est préférable de former les deux arêtes internes sensiblement à la même largeur et les deux 1 7 arêtes externes également à la même largeur. Cependant, des

considérations particulières peuvent imposer d'autres condi-

tions; par exemple>s'il est souhaitable d'obtenir une sur-face

très lisse sur le lingot cylindrique central, l'arête tran-

chante 34 la plus interne doit être sensiblement plus étroites que l'arête suivante 36-dans le sens radial. En tous cas, la plus large de ces deux arêtes ne doit pas avoir une largeur supérieure à la profondeur de la rainure 22. Par ailleurs, s'il est souhaitable de percer un trou extrêmement lisse dans une pièce, il faut alors que l'arête tranchante 72 la plus externe soit beaucoup plus étroite que l'arête suivante 70 dans le sens radial. S'il est souhaitable de percer à la fois un trou à paroi lisse et de former un lingot central également à paroi lisse, les arêtes tranchantes interne et externe doivent être plus étroites que les arêtes intermédiaires. De toute façon, lorsque la fraiseest destinée à percer des trous dans l'acier et comporte au moins quatre arêtes tranchantes, les meilleurs résultats sont obtenus normalement lorsque l'arête tranchante

la plus large a une largeur ne dépassant pas 1,59 mm environ.

Cependant, si l'on souhaite une plus grande rigidité, il est possible d'augmenter considérablement cette largeur des arêtes

tranchantes, par exemple jusqu'à deux ou trois fois.

Egalement, bien qu'il soit préférable de réaliser la crête entre les faces détalonnées 56, 58 de façon qu'elle

coupe l'arête tranchante la plus externe, pour certaines appli-

cations,les faces détalonnées peuvent être meulées de façon que la crête coupe l'une des autres arêtes tranchantes. Par exemple, si la fraise doit être utilisée pour percer un trou

dans deux pièces ou davantage qui sont empilées, la crête for-

mée entre les deux faces détalonnées doit alors se trouver très près de la face interne de la paroi latérale de la fraise. Si la crête ou le point haut de la fraise se trouve à proximité

de la face interne de la paroi latérale de la fraise, on ren-

contre peu de difficultés enfaisant avancer la fraise à tra-

vers les deux pièces superposées.

Le point haut de la fraise peut être décalé vers l'arête tranchante interne 34 sans modifier l'emplacement de l'arête 74. Etant donné que la face détalonnée 56 s'incline vers le haut et circonférentiellement, il s'en suit que, si les épaulements 51, 54 présentent une longueur suffisamment accrue, la crête 74 est à distance au-dessus de l'arête 34 au lieu d'être au-dessous de cette dernière. Dans ce cas, l'arête 34 amorce la coupe et pénètre dans la pièce supérieure avant la crête 74. Ainsi, si l'arête 34 est maintenue à une très faible largeur, la petite lèvre qui subsiste sur le lingot taillé ne l'empêche pas de pénétrer de bas en haut dans l'alésage de la

fraise,de manière que cette dernière puisse s'enfoncer libre-

ment dans la pièce sous-jacente.

Etant donné qu'un copeau à tendance à se déployer

légèrement immédiatement après qu'il a été taillé, il est sou-

haitable de meuler la surface 28 de la rainure 22 de façon que la profondeur radiale maximale de cette dernière se trouve à la jonction des surfaces 28, 32. Cela réduit à un minimum la résistance de frottement du copeau formé par l'arête 38 contre

la paroi interne de la rainure.

Il va de soi que de nombreuses modifications peu-

vent être apportées à la fraise décrite et représentée sans

sortir du cadre de l'invention.

1 9

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Fraise annulaire à-aléser travaillant de face

qui présente une paroi latérale annulaire généralement cylin-

drique comportant plusieurs dents de coupe espacées circonfé-

rentiellement autour de son extrémité inférieure et un moyen pour monter la fraise sur un élément rotatif d'entraînement plusieurs rainures se prolongeant vers le haut autour de la

périphérie de la paroi annulaire à partir de son extrémité in-

férieure, chaque rainure ayant une dimension circonférentielle sensiblement supérieure à sa dimension radiale chaque dent

étant reliée à la dent adjacente suivante par une_âme circon-

férentielle le long de la face interne de la paroi annulaire, lesdites âmes étant radialement juxtaposées aux rainures et présentant des creux à leurs extrémités inférieures qui se

prolongent vers le haut et débouchent à leur extrémité supé-

rieure vers l'extérieur dans la rainure radialement adjacente chaque rainure présentant des parois latérales avant et arrière circonférentiellement espacées et orientées généralement dans le sens radial et une paroi interne circonférentielle, cette dernière définissant le côté radialement externe de l'âme, fraise caractérisée. en ce que chaque

dent (20) présente une série d'au moins trois arêtes tranchan-

tes (34, 36, 38) orientées radialement qui constituent une

arête (34) radialement interne, une arête (38) radialement ex-

terne et au moins une arête intermédiaire (36), les arêtes interne (34) et intermédiaire (36) de chaque dent (20) étant disposées l'une par rapport à l'autre de façon que chacune d'ellesforme un copeau séparé lorsque la fraise (10) est mise en rotation et est avancée dans une pièce; lesdits creux (42, 48) se prolongeant vers le haut à partir des arêtes interne (34) et intermédiaire (36) de chaque dent X l'arête externe (38) définissant au moins en partie l'extrémité inférieure de la paroi latérale arrière de la rainure adjacente (22); et

chaque rainure ayant une dimension radiale qui n'est pas infé-

rieure à la dimension radiale de la plus large des arêtes interne (34) et intermédiaire (36), de sorte que, lorsque la fraise (10) est mise en rotation et est avancée axialement dans une pièce métallique, les copeaux formés par les arêtes interne (34) et intermédiaire (36) sur l'âme (26) de la paroi latérale de la fraise sont dirigés vers le haut d'abord dans leur creux respectif (42, 48),puis vers le haut de ce creux

respectif dans la rainure radialement adjacente (22).

2. Fraise selon la revendication 1, caractérisée en ce que les arêtes tranchantes (34, 36, 38) de chaque dent

(20) sont décalées circonférentiellement,de sorte que l'extré-

mité radialement externe de l'arête interne (34) est décalée vers l'avant dans le sens de rotation de la fraise (10) par

rapport à l'extrémité radialement interne de l'arête intermé-

diaire (36) et l'extrémité radialement externe de l'arête in-

termédiaire (36) est décalée vers l'avant de l'extrémité radia-

lement interne de l'arête externe (38).

3. Fraise selon la revendication 1, caractérisée

en ce que les creux comprennent un premier creux (42) se pro-

longeant vers le haut à partir de l'arête interne (34) et un second creux (48) se prolongeant vers le haut à partir de l'arête intermédiaire (36), mais pas sensiblement au-delà de

l'extrémité supérieure du premier creux (42).

4. Fraise selon la revendication 1. caractérisée en ce que l'épaisseur de l'âme (26), dépasse la moitié

de l'épaisseur de la paroi annulaire à son extrémité inférieu-

re. 5. Fraise selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dimensions radiales des arêtes interne (34),

intermédiaire [36) et externe (38) sont sensiblement les mêmes.

6. Fraise selon la revendication 1, caractérisée

en ce que l'arête tranchante radialement interne (34) de cha-

que dent (20) est plus étroite que les arêtes restantes (36,

38).

7. Fraise selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arête tranchante externe (38) est plus étroite que

les autres arêtes (34, 36). -

8. Fraise selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux arêtes tranchantes (34, 36) radialement les plus internes ont une dimension radiale combinée qui n'est pas supérieure à l'épaisseur de l'âme (26) à proximité desdites arêtes. 9. Fraise selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque dent (20) présente quatre arêtes tranchantes orientées radialement (34, 36, 70, 72), les deux arêtes (70, 72) les plus externes définissant l'extrémité inférieure de la

paroi latérale arrière (80) de la rainure adjacente (22).

Fraise selon la revendication 9, caractérisée en ce que la paroi latérale arrière (80) de chaque rainure (22] définit une hélice continue et régulière se prolongeant vers le haut à partir des deux arêtes (70, 72) les plus externes sensiblement sur toute la longueur axiale de la paroi latérale

de la fraise (10).

11. Fraise selon la revendication 9, caractérisée en ce que les quatre arêtes tranchantes (34, 36, 70, 72) sont circonférentiellement décalées progressivement dans le sens de

rotation de l'arête radialement externe (72) à l'arête radiale-

ment interne (34).

12. Fraise selon la revendication 11, caractérisée

en ce que l'arête radialement la plus externe (72) n'est déca-

lés que légèrement par rapport à l'arête suivante (70) dans le

sens radial de-façon que les deux arêtes les plus externes for-

ment un seul copeau.

13. Fraise selon la revendication 11, caractérisée

en ce que les deux arêtes les plus externes (70, 72) sont suf-

fisamment décalées pour qu'elles forment chacune un copeau dis-

tinct.