FR2488537A1 - Outil de fraisage pour fraiser des gorges ou rainures, en particulier des chemins de roulement de billes pour des joints homocinetiques - Google Patents

Abstract

OUTIL DE FRAISAGE POUR FRAISER DES GORGES DE SECTION EN FORME DE PORTION DE CERCLE. SELON L'INVENTION, LA PLAQUE DE COUPE 32 EST D'UNE SEULE PIECE ET LE TRANCHANT EST FORME DE PARTIES D'ARETE 36, 38 EN SAILLIE DELIMITANT LES FACES FRONTALES DE LADITE PLAQUETTE, CES PARTIES D'ARETE S'ETENDANT VERS L'AVANT JUSQU'AU VOISINAGE D'UN PLAN PERPENDICULAIRE AUX PAROIS DE RAINURE 28, 30 DANS LEQUEL SE TROUVE L'AXE DE LA TIGE PORTE-PIECES 20, 22.

Description

La présente invention concerne un outil de fraisage pour fraiser des

gorges-de section en forme de portion de cercle, en particulier des chemins de roulement de billes pour

joints homocinétiques.

On connatt déjà par le brevet européen N'8972 un outil de fraisage destiné à fraiser des rainures dans les joints

d'arbres avant homocinétiques de véhicules automobiles.

Dans cet outil de fraisage, le tranchant de forme circulaire se trouve dans un plan, dans lequel se trouve également - l'axe de rotation de l'outil. Il en résulte un avantage de fabrication, résidant en ce que le tranchant en forme de cercle peut être affûté sans problème, par le milieu de l'axe. Il s'ensuit obligatoirement une surface de coupe obligatoire exacte le long du contour d'une enveloppe

sphérique.

Un tel outil de fraisage permet une réutilisation en remplaçar la plaquette de coupe usée ou détériorée par une plaquette

de coupe non encore utilisée et peut être de nouveau affûté.

En revanche, cet avantage est fortement contrebalancé par

des inconvénients importants.

La surface de coupe passant par l'axe de rotation ne peut cependant être obtenue que lorsque la plaque de coupe est

formée ou subdivisée en deux pièces également épaisses.

La subdivision de la plaquette entraîne donc que entre les deux pièces, on ne peut obtenir un parallélisme absolu, en particulier pour les grands diamètres de plaquettes. En particulier, les axes des trous recevant les vis de serrage doivent être absolument perpendiculaires aux faces frontales ce qui n'est techniquement pas possible dans une fabrication en série. Les écarts s'ajoutent, de sorte que l'erreur est le double de la tolérance. De plus, pour l'exactitude, la surface d'appui formée par le fond de la rainure doit être absolument parallèle à l'axe de la vis de fixation. Comme cela n'est pas possible, la division de la plaquette de coupe double encore ces tolérances, avec comme résultat que la plaquette représentant le plus grand gcart détermine la fixation et donc la précision de l'outil et la qualité de la plaquette de coupe. A cause de ces imprécisions résultant évitablement de la division de la plaquette de coupe, les faces frontales extérieures des deux plaquettes ne peuvent s'appliquer à plat contre les parois de la rainure. Il en résulte lors de la mise en place d'un outil de fraisage des forces de voilage importantes sur les branches de serrage formant les parois de la rainure et maintenant la plaquette, de sorte qu'il en résulte des vibrations et un marquage de

la surface superficielle des rainures à former.

La plaquette de coupe de cet outil de fraisage ne peut pour des raisons de fabrication être fabriquée avec un rayon inférieur à par exemple 10 mm parce que dans ce cas la section des deux branches de serrage serait tellement faible qu'on ne pourrait obtenir une rigidité suffisante de

la broche portepiece à son extrémité avant.

De plus, s'il n'y avait pas de vibrations on pourrait

utiliser une plaquette de coupe en céramique.

L'invention a pour objet un outil de fraisage du type décrit ci-dessus, qui permet une réalisation insensible aux vibrations de la plaquette de coupe ainsi qu'une fixation exacte avec une grande précision et une grande adaptation dans la rainure du porte-pièce et dont la construction avec une solidité constante du porte-pièce permet d'abaisser le

rayon de la plaquette jusqu'à environ 6 mm.

A cette fin, selon l'invention, l'outil de fraisage est caractérisé en ce que la plaquette de coupe est d'une seule pièce et en ce que le tranchant est formé de parties d'arêtes périphériques délimitant les faces frontales de la plaquette, ces parties d'arête s'étendant vers l'avant jusqu'au voisinage d'un plan perpendiculaire aux parois de

rainures, dans lequel se trouve l'axe de la tige porte-pièce.

Dans l'outil de fraisage selon l'invention, le tranchant de la plaquette de coupe est formé par des parties des arêtes périphériques délimitant chaque face frontale de la plaquette coupe. Il s'agit donc d'une plaquette de coupe saillant à l'extérieur, qui est formée d'une seule pièce et qui peut donc présenter une très grande rigidité. Ce mode de réalisation

permet l'insensibilité aux vibrations.

La plaquette en une seule pièce permet un usinage avec de faibles tolérances et une grande précision d'adaptation dans la rainure du portepièce, ainsi qu'un serrage exact

entre les bords de serrage formant les parois de la rainure.

La force de serrage n'est donc pas aussi importante que

dans l'outil de fraisage connu.

Les arêtes de coupe selon l'invention se trouvant vers l'extérieur présentent l'avantage que par un décalage symétrique des centres, on obtient un angle de dégagement additionnel, de sorte que l'angle de dégagement est plus doux et que la fraise est fortement stabilisée. On réussit ainsi des géométries de coupe négative de sorte que l'on peut utiliser des céramiques ou des matières frittées pour

fabriquer la plaquette de coupe.

La plaquette de coupe détériorée ou émoussée peut être changée ou tournée dans le porte-pièce après relâchement de son serrage, pour pouvoir amener une autre partie des arêtes de coupe en position. Il est donc possible de retirer la plaquette du porte-pièce ou de la tourner de 1800 ou de la tourner pour qu'une partie de l'arête de coupe encore

affûtée se trouve en place d'utilisation.

L'outil de fraisage selon la présente invention peut comporter une seule arête de coupe s'étendant le long d'un cercle ou être formé de parties d'arête, qui sont ensemble des arêtes de coupe symétrique, qui se trouvent à la périphérie d'une sphère-enveloppe. Un tel agencement d'arête de coupe peut également être utilisé dans le fraisage de rainure dans une cloche de palier d'axe ou de voie de roulement à la périphérie d'un moyeu. Dans ce dernier cas, intervient la portion médiane d'une arête de coupe, de sorte que pendant une rotation de l'outil de fraisage, l'arête de coupe passe le milieu de l'outil, de sorte que dans ce cas, une forme spéciale est nécessaire. Cet outil est du type outil de perçage ou de dégauchissage, dans lequel le voisinage du milieu d'un des deux tranchants en forme de cercle est en retrait et présente un angle de dépouille négatif. On doit remarquer que le côté arrière de la partie médiane comporte un espace libre particulièrement grand pour maintenir aussi petit que

possible les efforts mécaniques et la formation de chaleur.

La butée elle-même peut présenter de nombreux modes de réalisation, et en particulier la plaquette de coupe peut également être conformée de sorte qu'elle soit par serrage automatiquement appliquée contre la butée en position

d'appui exact.

Dans un mode de réalisation avantageux de la butée, celle-ci présente un élément d'appui réglable longitudinalement par rapport à la tige portepièce, à l'encontre de l'action d'un ressort, cet élément d'appui coopérant avec une échancrure prévue à la périphérie de la plaquette de coupe. Cet élément d'appui permet automatiquement un alignement exact de la

plaquette dans. la rainure.

L'extrémité avant du porte-pièce est avantageusement conformée en demisphères. Elle est en direction radiale par rapport à la forme périphérique circulaire de l'élément de coupe décalé concentriquement. Pour assurer la formation et l'écoulement sans problème des copeaux, on prévoit à la périphérie de l'extrémité avant du porte-pièce une rainure d'évacuation des copeaux. A ce propos, il est avantageux que les surfaces du porte-pièce soient traitées par exemple avec un revêtement de chrome dur ou analogue, afin d'éviter

l'usure par les copeaux.

Des essais ont montré qu'il était possible dans l'outil selon l'invention de mettre au moins 30 plaquette de coupe en place, sans que cela entraine une modification de la

précision et que le porte-pièce en subisse des conséquences.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment

l'invention peut être réalisée.

La figure 1 est une vue latérale d'un premier mode de réalisation de l'outil de fraisage pourvu d'une plaquette de coupe fixe, en représentation raccourcie et en coupe

longitudinale partielle.

La figure 2 est une vue de l'avant de l'extrémité frontale de l'outil de fraisage de la figure 1, pourvu de sa plaquette

de coupe.

La figure 3 est une coupe longitudinale partielle de la partie avant, recevant la plaquette de coupe, de la tige

porte-pièce d'une variante de réalisation de l'invention.

La figure 4 est une coupe longitudinale partielle dans un-

plan orthogonal à celui de la figure 3.

Les figures 5 à 10 illustrent différents modes de réalisa-

tion de plaquettes de coupe susceptibles d'être utilisées

avec la tige porte-pièce.

La figure 11 est une vue de dessus de la plaque de coupe de

la figure 10.

L'outil de fraisage représenté sur la figure 1 comporte une tige cylindre porte-pièce 20 dont le diamètre est adapté au diamètre de la broche devant recevoir cet outil. Au voisinage de son extrémité avant, la tige porte-pièce comporte une tête de maintien 22 de diamètre réduit. Les extrémités frontales de cette tête de maintien 22 sont conformées en demisphères et comportent une rainure transversale 24 qui, comme le montre la figure 4, est symétrique par rapport à un plan parallèle à l'axe longitudinal de la tige porte-pièce de façon que le fond 26 de ladite rainure soit perpendiculaire

à l'axe longitudinal de ladite tige.

Dans cette rainure présentant deux parois parallèles 28 et 30 en regard est disposée, de façon appropriée, une plaque de coupe 32 en un métal dur, maintenue au moyen d'un dispositif

de fixation 34. Le contour de l'extrémité frontale en demi-

sphère de la tête de maintien 22 est disposé concentriquement à la périphérie de la plaque de coupe en demicercle et est radialement disposé en retrait par rapport à la périphérie

de la plaquette.

La plaquette de coupe comporte deux tranchants 36 et 38 qui, comme le montre la figure 1, sont disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal de l'outil de fraisage et sont formés par les arêtes délimitant les surfaces opposées

de la plaquette en forme de disque.

Pour donner un angle incidence, les deux tranchants sont détalonnés vers l'arrière de la périphérie de la plaquette,comme on peut le voir sur la figure 1 pour la surface détalonnée

40 du tranchant 38.

Le fond 26 de la nervure forme une surface d'appui servant à la fixation de la plaquette de coupe, représentée dans ce cas sous forme d'une plaquette interchangeable, dans la direction axiale de l'axe de la tête de maintien 22. A cette fin, la plaquette de coupe comporte à sa périphérie un méplat 42, qui repose à plat sur le fond de la rainure et est maintenu constamment en pression contre celui-ci par

l'intermédiaire du dispositif de fixation 34.

L'écartement entre les deux parois de rainure 28 et 30 agencées parallèlement à l'axe de rotation de l'outil de fraisage est choisi par rapport à l'épaisseur dé la plaquette de coupe, de façon que celle-ci peut être agencée sans jeu

dans la rainure.

Les deux branches 44 et 46 délimitées par la rainure forment

une partie du dispositif de fixation 34.

Une vis de fixation 48 peut se visser perpendiculairement à l'axe de rotation de l'outil de fraisage dans un trou fileté 50 de la paroi de rainure 28, et dans la branche de maintien 46 est agencé un trou de vis 52, coaxialement au trou fileté 50 qui est suffisamment grand pour recevoir la

tête de vis 54 de la vis de fixation (voir la figure 4).

La plaquette de coupe comporte une ouverture cylindrique centrale 56 pour recevoir la partie cylindrique centrale 58

de la vis de fixation.

De préférence, cette vis de fixation est spéciale et a subi un traitement thermique, avec un profil intérieur Torx. La partie centrale cylindrique 58 de la vis traversant l'ouverture

cylindrique 56 de la plaquette de coupe peut être légère-

ment excentrée de façon à ce qu'il en résulte sur la plaquette de coupe une force dans la direction de l'axe pour presser

la plaquette de coupe contre le fond 26 de la rainure.

Grâce à un tel appui de la plaquette de coupe en direction axiale sur la partie arrière de la tête de fixation, on est sûr que la, pression de coupe est bien transmise lors du

fraisage de gorges.

Avantageusement, afin de pouvoir régler la tension de la plaquette de coupe, on prévoit une petite rainure 60 dans le fond de la rainure 26, cette rainure 60 traversant la totalité de la tête de maintien. Cette rainure additionnelle amoindrit la surface de support et permet d'être sûr que lors de contraintes inverses des branches de la tête, la vis de fixation n'a seulement qu'à maintenir la plaquette de coupe transversalement à l'axe de la tige porte-pièce et

de plus à la centrer sur l'axe de rotation.

Le cercle 62 représenté en pointillé sur la figure 4 représente une enveloppe sphérique qui est décrite par les tranchants

36 et 38 lors de la rotation de l'outil de fraisage.

Au lieu de reposer à plat sur le fond de la rainure, la plaquette de coupe peut reposer seulement localement sur celui-ci. Par exemple, dans l'exemple de réalisation de la figure 5, le méplat comporte un dégagement 64 de sorte que la plaquette ne comporte que deux zones d'appui 66 et 68

écartées l'une de l'autre.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 6, la plaquette de coupe comporte-un dégagement 70 en forme de V renversé de sorte que la plaquette ne comporte que deux arêtes d'appui 72 et 74 en vue de son support sur le fond 26 de la rainure. Dans le mode de réalisation de la figure 3, on prévoit une saillie se trouvant au milieu du fond de la rainure et s'étendant perpendiculairement à l'axe de la vis de fixation, cette saillie étant pointue en direction de la vis. Cette

saillie est formée par l'extrémité d'un goujon 76 agencé.

coaxialement à l'axe de la tige porte-outil, et qui peut être réglé axialement en position à l'encontre de l'action de rondelles élastiques 78. La course de réglage est limitée par une vis de butée 80 disposée radialement par rapport à l'axe du porte-pièce, cette vis de butée pénétrant dans une gorge annulaire périphérique 82, de largeur appropriée,

prévue dans la vis 76.

A l'aide d'une vis de pression agencée de façon réglable sous les rondelles élastiques, le goujon 76 peut être réglé et transmettre la pression ainsi engendrée à la plaque de coupe. Lorsque la plaque de coupe est montée entre les branches de la tête de retenue, l'extrémité pointue du goujon 76 pénètre dans un évidement médian 86 du méplat 42, ce qui permet de centrer la plaque de coupe, le goujon ayant une certaine liberté de déplacement à l'encontre des rondelles élastiques 78, afin de permettre de régler la prétension de la plaque de coupe sur le fond 26 de la rainure. Sur la figure 3, on a représenté la plaquette de coupe sous forme d'une plaquette interchangeable. La figure 7 montre que la plaquette de coupe peut être également tournée. Dans ce cas, la plaquette de coupe est conformée en forme de cercle et présente deux échancrures 86 diamétralement opposées. Une telle plaque de coupe est par exemple destinée à fraiser des voies de roulements de billes dans des cloches de fusées d'essieux, dans lesquelles les travaux de fraisage qui ne sont pas centrés doivent être effectués au moyen de tranchants 88, 90, décalés d'environ 1800 et dans lesquels il n'est pas nécessaire d'avoir un tranchant transversal à

l'usinage devant se trouver au voisinage des encoches 86.

La figure 8 montre une variante de réalisation de plaque retournable. Celle-ci est également conformée en cercle et sur l'une de ces faces latérales, elle comporte quatre bossages 92 répartis régulièrement sur un cercle médian

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concentrique à la plaque 4 de coupe. Dans ce cas, il se trouve des évidements correspondant dans les deux parois 28, 30 de la rainure, de sorte que chacun des bossages puisse s'adapter à force entre les branches de la tête de retenue, les bossages pénétrant dans lesdits évidements. Dans ce cas, également, par rotation de la plaquette de

coupe, on peut amener un tranchant neuf dans la zone d'usinage.

Ces tranchants s'étendent environ sur 1800, comme dans le cas de la figure 7. Au lieu d'utiliser des bossages 92 on pourrait utiliser également des pointes correspondantes de centrage. Bien entendu, on pourrait prévoir des bossages ou pointes de centrage dans les branches 44, 46 de la tête de retenue, alors que les évidements seraient prévus dans la

plaquette de coupe.

La figure 9 montre une plaquette de coupe interchangeable, qui offre la possibilité d'être affûtée. A cette fin, la plaquette de coupe 94 est en forme de demi-cercle et la distance de l'ouverture cylindrique 56 aux tranchants est plus grande que le diamètre. La plaquette de coupe 94 comporte un méplat 96 analogue au méplat montré sur la

figure 1.

Alors que les plaquettes interchangeables des figures 1 à 6 ne peuvent être utilisées qu'une seule fois, cette plaquette de coupe interchangeable peut être utilisée plusieurs fois; pour chaque distance radiale donnée du tranchant 94 à l'axe de l'ouverture cylindrique 56, de 6 à 10 affûtages sont possibles. Comme on le voit sur les figures 1, 2 et 4, chaque branche de la tête de maintien est conformée à son extrémité avant avec une rainure périphérique 98 ou 100 d'évacuation de

copeaux s'étendant au voisinage des tranchants 36 ou 38.

Pour minimiser l'usure de matière par les copeaux, au moins les branches de la tête de maintien et de préférence la totalité de la tête cylindrique et éventuellement une il partie de la tige porte-pièce sont recouvertes de chrome

dur,de titane ou analogue.

Les figures 10 et 11 montrent une plaque de coupe 102 destinée a être utilisée comme plaque interchangeable, qui rend possible aussi bien un travail interne dans une cloche de tourillon qu'un travail externe d'une rotule de joint homocinétique. A cette fin, la plaque de coupe comporte deux tranchants 104 et 106, dont l'agencement correspond aux tranchants 36 et 38 de la plaquette 32. Au voisinage des tranchants, qui lors de la rotation de la fraise se trouvent au milieu de l'outil de fraisage, sont formés un tranchant transversal 108 et un tranchant arrière 110 qui doivent se trouver devant le milieu du tranchant transversal. Les deux tranchants définissent une facette de stabilisation, qui forme une sorte de rainure 112 en forme de V. Celle-ci stabilise l'outil de fraisage lors d'une coupe frontale en étant fendu comme un outil de forage ou de dégauchissage. Cette géométrie de coupe réduit la charge mécanique et agit également avantageusement sur la formation de la chaleur. La plaquette de coupe 102 est analogue à la plaquette de

coupe montrée par la figure 1 et comporte un méplat 114.

Elle peut cependant être conformée en plaque retournable dans ce cas, elle comporte une autre gorge 112 en forme de

V disposée diamétralement.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1.- Outil de fraisage pour fraiser des gorges de section en forme de portion de cercle, en particulier des chemins de roulement de billes pour joints homocinétiques comportant une tige porte-pièce, qui présente, à son extrémité avant, une rainure transversale dont les parois planes sont égale- ment écartées de l'axe de la tige; une plaquette de coupe présentant des faces frontales parallèles et planes et susceptible d&être agencée de façon convenable dans la rainure, cette plaque de coupe présentant vers l'avant et latéralement un tranchant au moins partiellement en forme de portion de cercle en saillie par rapport à ladite tige porte-pièce et s'appuyant sur le fond de la rainure qui sert de surface d'appui, ladite plaquette étant fixée au moyen d'une vis de serrage qui traverse un trou d'une paroi de la rainure et une ouverture centrale de la plaquette de coupe et se visse dans un trou fileté de l'autre paroi de la rainure, caractérisé en ce que la plaquette de coupe (32) est d'une seule pièce et en ce que le tranchant est formé de parties d'arête (36,38) en saillie délimitant les faces frontales de ladite plaquette, ces parties d'arête s'étendant vers l'avant jusqu'au voisinage d'un plan perpendiculaire aux parois de rainure (28,30), dans lequel se trouve l'axe de

la tige porte-pièce (20,22).

2.- Outil de fraisage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties d'arête (36,38) de la plaquette de coupe, formant les tranchants se chevauchent à

l'extrémité avant de l'outil.

3.- Outil de fraisage selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 ou 2,

caractérisé en ce que le voisinage du milieu de coupe à-

l'extrémité avant de l'outil de l'une des deux parties d'arête tranchante (104 ou 106) est réculé et est prévu

avec un angle de dégagement négatif.

4.- Outil de fraisage selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que le c8té arrière de la partie médiane du tranchant (104 ou 106) présente une incidence relativement grande.

5.- Outil de fraisage selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que la surface d'appui (26) de la rainure présente une fente en forme de rainure s'étendant parallèlemen

aux parois de la rainure, sur toute la longueur de celle-ci.

6.- Outil de fraisage selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que la partie de la plaquette de coupe s'appuyant sur le fond de la rainure (26) comporte un

évidement (64).

7.-Outil de fraisage selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'évidement (64) délimite deux

éléments d'appui (66,68) écartés l'un de l'autre.

8.-Outil de fraisage selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'évidement (70) prévu dans le bord

de la plaquette présente la forme d'un V renversé.

9.- Outil de fraisage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie du bord de la plaquette présente un évidement, et cet évidement est formé par une échancrure transversale au bord de la plaquette, et en ce que dans cette échancrure peut pénétrer un goujon agencé dans le fond (26) de la rainure et perpendiculaire à l'axe

de la vis de fixation (48).

10.- Outil de fraisage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la saillie est formée un goujon (76) pointu et coaxial à la tige porte-pièce (20,22) ce goujon pouvant être réglable axialement à l'encontre de l'action

d'un ressort (78).

11.- Outil de fraisage selon la revendication 10, caractérisé en ce que la prétension du ressort formé par une pluralité de rondelles élastiques (78) est réglable.

12.- Outil de fraisage selon l'une quelconque des revendi-

cations précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture cylindrique (56) traversant la plaquette de coupe (32) est concentrique è l'arête de

coupe se trouvant sur l'enveloppe (62).

13.- Outil de fraisage selon la revendication 12, caractérisé en ce que la plaquette de coupe présente la

forme d'un disque circulaire.

14.- Outil de fraisage selon la revendication 13, caractérisé en ce que la plaquette de coupe circulaire

présente des échancrures (86) diamétralement opposées.

15.- Outil de fraisage selon la revendication 13, caractérisé en ce que la plaquette de coupe en forme de disque présente au moins d'un côté des bossages (92) et/ou des évidements régulièrement répartis autour de l'axe du disque, qui, lorsque la plaquette de coupe est fixée au porte-pièce coopèrent avec les éléments correspondants et

complémentaires du porte-pièce (20,22).

16.-Outil de fraisage selon la revendication 15, caractérisé en ce que les bossages (92) et/ou les évidements sont régulièrement répartis sur un cercle concentrique à

l'ouverture cylindrique de la plaquette de coupe.

17.- Outil de fraisage selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité avant de la tige (20, 22) présente une forme de demi-sphère et est décalée en retrait concentriquement en direction radiale par rapport à la forme de la périphérie cylindrique de la partie de coupe de la plaquette (32).

18.Outil de fraisage selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'à la périphérie de la partie se trouvant devant l'arête de coupe (36,38> de la plaquette (32) de l'extrémité avant en forme de demi-sphère de la tige (20,22)

est formée une rainure (98 ou 100) d'évacuation des copeaux.

19.- Outil de fraisage selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 12,i caractérisé en ce que la partie périphérique (94) comportant l'arête de coupe de la plaquette est en forme de demi-cercle et en ce que la distance de l'ouverture cylindrique (56) à cette partie périphérique est plus grande que le rayon de celle-ci..