FR2539657A1 - Rotary cutter for use on paper or sheet metal - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le domaine de l'usinage des métaux par coupe et a notamment pour objet un élément tranchant pour outil de coupe rotatif. The present invention relates to the field of machining metals by cutting and particularly relates to a cutting element for rotary cutting tool.
Il est particulièrement efficace d'utiliser la présente invention pour l'usinage des rouleaux d'une supercalandre pour impression sur papier dans les entrerises de l'industrie des pâtes et papiers. It is particularly effective to use the present invention for machining rolls of a paper printing supercalender in pulp and paper industry halls.
De plus, L'invention peut autre utilisée pour usiner des métaux et leurs alliages ainsi que des matériaux non métalliques. In addition, the invention may further be used for machining metals and their alloys as well as non-metallic materials.
L'élément tranchant connu le plus proche, par son essence technique, de celui de l'invention revendiquée est l'élément tranchant d'outil de coupe rotatif décrit dans le livre "Méthodes avancées de coupe rotative des métaux" de E.G. Konovalov, V.A. Sidorenko et A.V. Sous (Editions "Nauka i Tekhnika", Minsk, 1972, page 193, figure 79 e). The closest known cutting edge, by its technical essence, to that of the claimed invention is the rotary cutting tool cutting element described in the book "Advanced Methods of Rotary Cutting of Metals" by EG Konovalov, VA Sidorenko and AV Sous (Editions "Nauka i Tekhnika", Minsk, 1972, page 193, Figure 79 e).
Cet élément tranchant connu est réalisé sous forme d'un anneau qui a une surface extérieure en forme de surface de corps de révolution et deux faces dont l'une fait office de base de positionnement, et dont la face opposée constitue l'arête tranchante. This known cutting element is in the form of a ring which has an outer surface in the form of a body of revolution and two faces, one of which serves as a positioning base, and whose opposite face constitutes the cutting edge.
Lors de l'usinage mécanique à l'aide de l'élement tranchant en question, la force de coupe résultante (principalement sa composante radiale) engendre une déformation élastique radiale de l'élément tranchant, qui se propage de part et d'autre à partir de l'endroit de contact entre l'élément tranchant et la pièce à usiner. Du fait que la rigidité radiale de l'élément tranchant, qui dépend de l'épaisseur de l'anneau, est la même suivant tout son périmètre,les déformations élastiques se répartissent symétriquement par rapport à l'endroit de contact entre l'élément tranchant et la pièce et sont dirigées en opposition suivant le périmètre de l'anneau. On entend par "épaisseur" de l'anneau la différence entre ses diamètres extérieur et intérieur dans une même section transversale. During the mechanical machining using the cutting element in question, the resulting cutting force (mainly its radial component) generates a radial elastic deformation of the cutting element, which propagates on both sides to from the point of contact between the cutting element and the workpiece. Since the radial stiffness of the cutting element, which depends on the thickness of the ring, is the same along its entire perimeter, the elastic deformations are distributed symmetrically with respect to the point of contact between the cutting element. and the piece and are directed in opposition following the perimeter of the ring. The term "thickness" of the ring is the difference between its outer and inner diameters in the same cross section.
Vu la rotation continue de l'élément tranchant pendant l'usinage et l'effort de coupe appliqué constamment, la déformation élastique de l'élément s'opère elle aussi d'une façon continue et donne naissance à des vibrations forcées (propres) de l'élément tranchantfqui sont dirigées elles aussi en sens contraires (en opposition) suivant le périmètre de l'anneau. Les vibrations forcées de l'élément tranchant sont d'une même fréquence à cause de la rigidité radiale égale de l'anneau, ce qui aboutit à la détérioration de l'élément tranchant par suite de la coincidence des fréquences desdites vibrations (c'est-à-dire par suite du phénomène de résonance).Pour éviter la détérioration d'un tel élément tranchant, on est obligé d'augmenter son épaisseur ce qui aboutit à un accroissement de la quantité de métal le constituant et à une augmentation de la consommation de matériau pour outils.Due to the continuous rotation of the cutting element during machining and the constantly applied cutting force, the elastic deformation of the element also operates in a continuous manner and gives rise to forced (clean) vibrations of the cutting element, which are also directed in opposite directions (in opposition) along the perimeter of the ring. The forced vibrations of the cutting element are of the same frequency because of the equal radial rigidity of the ring, which results in the deterioration of the cutting element due to the coincidence of the frequencies of said vibrations (this is as a result of the phenomenon of resonance). To avoid the deterioration of such a cutting element, it is necessary to increase its thickness which leads to an increase in the amount of metal constituting it and to an increase in the consumption of tool material.
On s'est donc proposé de mettre au point un élément tranchant dont la conception lui assurerait une durée de vie plus grande et une diminution de la quantité de métal utilisée. It was therefore proposed to develop a cutting element whose design would ensure a longer life and a decrease in the amount of metal used.
Ce problème est résolu du fait que l'élément tranchant d'outil de coupe rotatif, du type réalisé sous forme d'un anneau comprenant une surface latérale extérieure en forme de surface de révolution et des faces dont l'une fait office de base de positionnement et dont la face opposée forme une arête tranchante, est caractérisé, suivant l'invention, en ce que sa rigidité radiale est variable suivant son périmètre. This problem is solved by the fact that the cutting element of rotary cutting tool, of the type realized in the form of a ring, comprises an outer surface in the form of a surface of revolution and faces, one of which serves as the base of positioning and whose opposite face forms a cutting edge, is characterized, according to the invention, in that its radial rigidity is variable along its perimeter.
Lors de l'usinage à l'aide de l'élément tranchant d'outil de coupe rotatif conforme à l'invention, présentant une rigidité radiale variable suivant son périmètre, la force de coupe résultante provoque aussi une déformation élastique radiale de l'outil de coupe rotatif, qui se propage de part et d'autre à partir de l'endroit de contact entre l'élément tranchant et la pièce à usiner. Vu la rigidité radiale irrégulière de l'élément tranchant, les déformations élastiques se répartissent suivant son périmètre en sens mutuellement contraire, mais cette fois d'une façon asymétrique par rapport à ltendroit de contact entre l'élément tranchant et la pièce, et donnent naissance à des vibrations forcées de l'élément tranchant, c'est-àdire de l'anneau, mais la fréquence de ces vibrations n'est pas la même.En se propageant les unes vers les autres suivant le périmètre de l'anneau, les vibrations s'affaiblissent mutuellement. Lors de l'usinage à l'aide de cet élément tranchant, la colncidence des fréquences (phénomène de résonance) des vibrations de ses parties déformables, qui s'accompage de la détérioration de l'élément tranchant, est exclue. Le fait d'annuler la résonance permet de prolonger la durée de service de l'élément tranchant pendant l'usinage et de diminuer la quantité de métal le constituant. When machining with the rotary cutting tool cutting element according to the invention, having a radial stiffness variable along its perimeter, the resulting cutting force also causes a radial elastic deformation of the tool rotary cutter, which propagates on both sides from the point of contact between the cutting element and the workpiece. Given the irregular radial rigidity of the cutting element, the elastic deformations are distributed according to its perimeter in mutually opposite direction, but this time in an asymmetrical manner with respect to the place of contact between the cutting element and the workpiece, and give rise to to forced vibrations of the cutting element, that is to say the ring, but the frequency of these vibrations is not the same.By spreading towards each other along the perimeter of the ring, the vibrations weaken each other. When machining with this cutting element, the frequency coincidence (resonance phenomenon) vibrations of its deformable parts, which is accompanied by the deterioration of the cutting element, is excluded. Canceling the resonance prolongs the service life of the cutting element during machining and decreases the amount of metal constituting it.
Il peut être utile d'obtenir ladite rigidité radiale variable suivant le périmètre de l'anneau en lui donnant une épaisseur variable dont la valeur minimale amin est déterminée à l'aide de la formule
D étant le diamètre extérieur de l'anneau, exprimé en mm.D being the outside diameter of the ring, expressed in mm.
En augmentant ou en diminuant d'une manière appropriée l'épaissèur de l'anneau, on peut obtenir une augmentation ou une diminution correspondante de sa rigidité radiale. La relation précitée entre l'épaisseur minimale de l'anneau et le diamètre extérieur de l'élément tranchant permet de déterminer l'effort de coupe. Une épaisseur minimale de l'anneau plus petite que la valeur indiquée pourrait aboutir à la destruction de l'élément tranchant sous l'action de l'effort de coupe.D'autre part, une épaisseur de l'anneau supérieure à celle déterminée par les rapports indiqués entrainerait, en plus d'une augmentation de la consommation de matériau à outils et de la quantité de métal constituant l'anneau, une augmentation de la quantité de travail nécessaire pour les réaffûtages de l'élément tranchant sans contribuer à la prolongation de sa durée de vie. By appropriately increasing or decreasing the thickness of the ring, a corresponding increase or decrease in radial rigidity can be achieved. The aforementioned relationship between the minimum thickness of the ring and the outer diameter of the cutting element makes it possible to determine the cutting force. A minimum thickness of the ring smaller than the indicated value could lead to the destruction of the cutting element under the action of the cutting force. On the other hand, a thickness of the ring greater than that determined by the ratios indicated would result, in addition to an increase in the consumption of tool material and the amount of metal constituting the ring, an increase in the amount of work necessary for the sharpening of the cutting element without contributing to the extension of its life.
Il est avantageux,du point de vue technologique, d'obtenir ladite rigidité radiale variable suivant le périmètre de l'anneau en donnant à celui-ci une surface extérieure et une surface intérieure excentriques l'une par rapport à l'autre. Le fait de donner à 1'anneau une surface intérieure excentrique par rapport à la surface extérieure dans le sens de déplacement de l'excentricité permet d'obtenir la plus petite épaisseur de l'anneau. Inversement, l'épaisseur de l'anneau est la plus grande dans le sens opposé au déplacement de l'excentricité. Le passage de la plus petite épaisseur de l'anneau à son épaisseur la plus grande est uniformément progressif. Lors de l'usinage à l'aide d'un tel élément tranchant, la déformation élastique de l'anneau varie elle aussi uniformément.La déformation élastique a la valeur la plus grande à l'endroit de la rigidité la plus faible, et inversement. Cela fait naître des vibrations forcées (propres) de l'anneau qui sont de différentes fréquences, ce qui exclut la colncidence des fréquences forcées (propres) de l'anneau et accroît par conséquent la durée de vie de l'élément tranchant et permet de diminuer la quantité de métal le constituant. It is advantageous from a technological point of view to obtain said variable radial stiffness along the perimeter of the ring, giving it an external surface and an eccentric inner surface with respect to each other. Providing the ring with an eccentric inner surface with respect to the outer surface in the direction of displacement of the eccentricity provides the smallest thickness of the ring. Conversely, the thickness of the ring is greatest in the opposite direction to the displacement of the eccentricity. The transition from the smallest thickness of the ring to its largest thickness is uniformly progressive. When machining with such a cutting element, the elastic deformation of the ring also varies uniformly. The elastic deformation has the greatest value at the site of the weakest rigidity, and vice versa. . This gives rise to forced vibrations (clean) of the ring which are of different frequencies, which excludes the collision of the (clean) frequencies of the ring and therefore increases the life of the cutting element and allows reduce the amount of metal constituting it.
Avantageusement, la rigidité radiale variable suivant le périmètre de l'anneau peut être obtenue en donnant à sa surface intérieure la forme d'un ellipse. Advantageously, the variable radial stiffness along the perimeter of the ring can be obtained by giving its inner surface the shape of an ellipse.
L'élément tranchant ainsi conçu présente deux zones de rigidité radiale minimale, qui sont disposées symétriquement l'une par rapport à l'autre dans le plan passant par le grand axe de l'ellipse. Les deux zones de rigidité radiale maximale sont elles aussi disposées symétriquement l'une par rapport à l'autre et sont contenues dans le plan passant par le petit axe de l'ellipse. Pendant l'usinage, au cours d'une révolution autour de son axe, la déformation maximale de l'élément tranchant a lieu dans ses deux zones de rigidité minimale , et la déformation minimale se produit dans ses deux zones de rigidité radiale maximale.Le temps de variation et d'atténuation mutuelle des vibrations forcées d'un tel élément tranchant par révolution diminue de moitié en comparaison d'un élément tranchant dont les surfaces extérieure et intérieure sont excentriques l'une par rapport à l'autre, c'est-à-dire d'un élément tranchant ayant une zone de rigidité maximale et une zone de rigidité minimale. Une telle conception de l'élément tranchant contribue à accrottre sa durée de vie. The cutting element thus designed has two zones of minimum radial rigidity, which are arranged symmetrically relative to each other in the plane passing through the major axis of the ellipse. The two zones of maximum radial rigidity are also arranged symmetrically with respect to each other and are contained in the plane passing through the minor axis of the ellipse. During machining, during a revolution about its axis, the maximum deformation of the cutting element takes place in its two zones of minimum rigidity, and the minimum deformation occurs in its two zones of maximum radial rigidity. time of variation and mutual attenuation of the forced vibrations of such a cutting element per revolution decreases by half in comparison with a cutting element whose external and internal surfaces are eccentric with respect to each other, it is that is, a cutting element having a zone of maximum rigidity and a zone of minimum rigidity. Such a design of the cutting element contributes to increasing its life.
Lors de l'usinage, les vibrations forcées (propres) de l'anneau varient et s'atténuent mutuellement en valeur à chaque quart de tour de ce dernier. Le temps nécessaire à la variation et l'atténuation mutuelle des vibrations forcées d'un tel élément tranchant pendant une révolution autour de son axe diminue de moitié en comparaison de l'élément tranchant n'ayant qu'une zone de rigidité minimale et une zone de rigidité maximale. Il est avantageux d'utiliser l'élément tranchant ainsi conçu pour usiner des surfaces dont la surépaisseur est inégale.During machining, the forced (clean) vibrations of the ring vary and diminish each other in value each quarter turn of the latter. The time required for the variation and the mutual attenuation of the forced vibrations of such a cutting element during a revolution about its axis decreases by half in comparison with the cutting element having only a zone of minimum rigidity and a zone maximum stiffness. It is advantageous to use the cutting element thus designed for machining surfaces whose unevenness is unequal.
En outre, il s'est avéré avantageux de réaliser un rebord annulaire radial sur la surface intérieure de l'anneau, dans la zone de sa base. In addition, it has proved advantageous to provide a radial annular rim on the inner surface of the ring, in the area of its base.
En effet, la-déformation élastique de l'élément tranchant dans le sens axial n'est pas uniforme à cause de sa rigidité radiale variable. Elle est minimale aux endroits de rigidité radiale maximale, et inversement. Etant donné que, lors de l'usinage, la déformation élastique de l'anneau sous l'action de l'effort axial de coupe, est dirigée de son arête tranchante vers sa base de position nement, c'est-à-dire le long de l'axe de l'anneau, ceci provoque, en cas de charges de choc, l'apparition de vibrations axiales forcées (propres) de l'anneau,dont la fréquence n'est pas uniforme suivant le périmètre de sa base de positionnement. C'est pourquoi l'effort axial qu'on applique pour fixer l'élément tranchant sur l'axe de l'outil de coupe n'est pas, lui non-plus, uniforme suivant le périmètre de sa base de positionnement.Pour réduire sensiblement ou annuler l'effet défavorable qu'exercent les vibrations axiales variables forcées (propres) de l'anneau sur sa base de positionnement, il est donc rationnel de réaliser le rebord annulaire radial précité sur la surface intérieure de l'anneau, dans la zone de sa base. L'épaisseur à l'endroit dudit rebord annulaire radial est plus grande que l'épaisseur de l'anneau et, de ce fait, sa rigidité radiale est elle aussi plus grande,
Aussi la déformation élastique de l'anneau, due à l'effort axial de coupe, diminue-t-elle sensiblement dans la zone de sa base de positionnement, et par conséquent, les vibrations axiales forcées (propres) de l'anneau suivant son périmètre diminuent elles aussi considérablement.Indeed, the elastic deformation of the cutting element in the axial direction is not uniform because of its variable radial stiffness. It is minimal at places of maximum radial rigidity, and vice versa. Since, during the machining, the elastic deformation of the ring under the action of the axial cutting force, is directed from its cutting edge to its position base, that is to say the along the axis of the ring, this causes, in the event of shock loads, the appearance of forced (clean) axial vibrations of the ring, whose frequency is not uniform along the perimeter of its base. positioning. This is why the axial force that is applied to fix the cutting element on the axis of the cutting tool is not, either, uniform along the perimeter of its positioning base. significantly or cancel the adverse effect exerted by the forced variable (clean) axial vibrations of the ring on its positioning base, it is therefore rational to make the aforementioned radial annular flange on the inner surface of the ring, in the area of its base. The thickness at the location of said radial annular flange is greater than the thickness of the ring and, as a result, its radial rigidity is also greater,
Also the elastic deformation of the ring, due to the axial cutting force, it decreases substantially in the area of its positioning base, and therefore the forced axial vibrations (clean) of the ring following its perimeter are also decreasing considerably.
Ceci augmente la sûreté de fixation et la durée de vie de l'anneau.This increases the fastening safety and the life of the ring.
D'autre part, il s'est avéré rationnel que le rapport entre le diamètre intérieur d du rebord annulaire radial précité et le diamètre extérieur D de l'anneau soit choisi dans les limites de 0,2 à 0,8
d
D = 0,2 à 0,8 et que la hauteur h dudit rebord annulaire radial soit telle que
d
D = 0.2 to 0.8 and that the height h of said radial annular flange is such that
En effet, quand le rapport entre le diamètre intérieur du rebord annulaire radial et le diamètre extérieur de l'élément tranchant dépasse la limite supérieure indiquée ci-dessus, cela provoque, lors de l'usinage, une déformation radiale de la base de positionnement, qui rend plus difficile la fixation de l'élément tranchant sur l'axe de l'outil de coupe.D'autre part, lorsque ce rapport entre le diamètre intérieur du rebord annulaire radial et le diamètre extérieur de l'élément tranchant est plus petit que la limite inférieure indiquée, cela nécessite une augmentation de la quantité de métal constituant l'élément tranchant sans contribuer à l'amélioration de ses caractéristiques d'utilisation. Indeed, when the ratio between the inside diameter of the radial annular flange and the outer diameter of the cutting element exceeds the upper limit indicated above, this causes, during the machining, a radial deformation of the positioning base, which makes it more difficult to fix the cutting element on the axis of the cutting tool. On the other hand, when this ratio between the inside diameter of the radial annular flange and the outside diameter of the cutting element is smaller. that the lower limit indicated, it requires an increase in the amount of metal constituting the cutting element without contributing to the improvement of its characteristics of use.
La composante axiale de l'effort de coupe croit avec l'augmentation du diamètre de l'élément tranchant. The axial component of the cutting force increases with increasing diameter of the cutting element.
Aussi, lors de la détermination de la hauteur h du rebord annulaire radial, faut-il tenir compte du diamètre extérieur D de l'élément tranchant, ce qui est reflété dans la relation donnée ci-dessus. Quand la valeur choisie est plus petite que la valeur conseillée, cela ne diminue pas l'effet défavorable des vibrations axiales forcées (propres) de l'anneau. Quand la valeur de h est choisie plus grande que la valeur conseillée, cela n'aboutit qu'à une augmentation de la quantité de métal constituant l'élément tranchant et ne contribue pas à améliorer ses caractéristiques.Also, when determining the height h of the radial annular flange, it is necessary to take into account the outer diameter D of the cutting element, which is reflected in the relationship given above. When the chosen value is smaller than the recommended value, this does not diminish the adverse effect of the forced (clean) axial vibrations of the ring. When the value of h is chosen larger than the recommended value, this only results in an increase in the amount of metal constituting the cutting element and does not contribute to improving its characteristics.
On a établi que dans le cas où la surface extérieure de l'anneau est réalisée cadque,avecunangle de conicité de 15 à 450, la hauteur h du rebord annulaire radial est sensiblement égale à l'épaisseur minimale a min de l'anneau. It has been established that in the case where the outer surface of the ring is made equal, with a taper angle of 15 to 450, the height h of the radial annular flange is substantially equal to the minimum thickness min of the ring.
En effet, lors de l'usinage à l'aide d'un élément tranchant dont la surface extérieure est réalisée conique avec un angle de conicité compris entre 15 et 450, il se produit une augmentation du bras du point d'application de l'effort axial à l'arête tranchante de l'anneau par rapport à la base de positionnement et une augmentation du couple de flexion agissant sur l'anneau. Pour éviter la détérioration de l'anneau à endroit de sa jonction avec le rebord annulaire radial, il est donc rationnel, d'après les résultats des essais effectués par les inventeurs, de donner audit rebord annulaire radial une hauteur sensiblement égale à la valeur minimale de l'épaisseur de l'anneau. Indeed, when machining with a cutting element whose outer surface is made conical with a taper of between 15 and 450, there is an increase in the arm of the point of application of the axial force to the cutting edge of the ring relative to the positioning base and an increase in the bending torque acting on the ring. To avoid deterioration of the ring at its junction with the radial annular flange, it is therefore rational, according to the results of the tests performed by the inventors, to give said radial annular flange a height substantially equal to the minimum value. the thickness of the ring.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références au dessin unique non limitatif annexé dans lequel
- la figure 1 est une vue d'ensemble d'un élément tranchant conforme à l'invention dont la surface intérieure est réalisée excentrique par rapport à la surface extérieure (coupe longitudinale);
- la figure 2 représente une vue de dessus de 1 'élément tranchant de la figure 1;
- la figure 3 est une vue d'ensemble d'un élément tranchant conforme à l'invention,dont la surface intérieure est en forme d'ellipse (coupe longitudinale);
- la figure 4 représente une vue de dessus de l'élément tranchant de la figure 3;;
- la figure 5 représente une variante de réalisation de l'élément tranchant conforme à l'invention, à labase duquel est réalisé un rebord annulaire radial (coupe longitudinale)
- la figure 6 est une vue de dessus de l'élément tranchant de la figure 5.The invention will be better understood and other objects, details and advantages thereof will appear better in the light of the explanatory description which follows of an embodiment given solely by way of non-limiting example, with references to single nonlimiting drawing attached in which
- Figure 1 is an overall view of a cutting element according to the invention, the inner surface is made eccentric with respect to the outer surface (longitudinal section);
FIG. 2 represents a view from above of the cutting element of FIG. 1;
- Figure 3 is an overall view of a cutting element according to the invention, the inner surface is elliptical (longitudinal section);
FIG. 4 represents a view from above of the cutting element of FIG. 3;
FIG. 5 represents an alternative embodiment of the cutting element according to the invention, at the base of which is formed a radial annular flange (longitudinal section).
FIG. 6 is a view from above of the cutting element of FIG. 5.
L' élément tranchant pour outil de coupe, représenté sur la figure 1, est-réalisé sous forme-d'un anneau 1 présentant une surface extérieure 2 de forme conique et des faces 3 et 4, la face 3 faisant office de base de positionnement et la face opposée 4 formant une arête tranchante 5. La surface intérieure 6 de l'anneau 1 est excentrique par rapport à l'axe géométrique 7 (figure 2) de symétrie de la surface extérieure 2. L'axe 8 de symétrie de la surface i#ntérieure 6 est situé, par rapport à l'axe 7, à une distance correspondant à-la valeur de l'excentricité "e" . Il en résulte une épaisseur a non uniforme de l'anneau 1. La plus petite épaisseur a min de l'anneau 1 se situe sur l'axe 9 de symétrie de l'anneau 1. La plus grande épaisseur a maux dç l'anneau 1 se trouve elle aussi sur l'axe 9. L'épaisseur a de l'anneau 1 s'accroît uniformément dans les sens indiqués par les flèches A. The cutting tool cutting element, shown in FIG. 1, is in the form of a ring 1 having an outer surface 2 of conical shape and faces 3 and 4, the face 3 acting as a positioning base and the opposite face 4 forming a cutting edge 5. The inner surface 6 of the ring 1 is eccentric with respect to the geometric axis 7 (Figure 2) of symmetry of the outer surface 2. The axis 8 of symmetry of the Surface area 6 is located, with respect to the axis 7, at a distance corresponding to the value of the eccentricity "e". This results in a nonuniform thickness of the ring 1. The smallest thickness min 1 of the ring 1 is located on the axis 9 of symmetry of the ring 1. The greater thickness has sore ring 1 is also on the axis 9. The thickness a of the ring 1 increases uniformly in the directions indicated by the arrows A.
Par conséquent, la rigidité radiale d'un tel élément tranchant n'est pas, elle non plus, uniforme suivant le périmètre de l'anneau.Therefore, the radial rigidity of such a cutting element is not, either, uniform along the perimeter of the ring.
La valeur de l'épaisseur minimale amin de l'anneau 1 est trouvée à partir de la formule
D étant le diamètre extérieur de l'anneau , exprimé en mm.D being the outside diameter of the ring, expressed in mm.
Par exemple, pour des éléments tranchants dont le diamètre extérieur ne dépasse pas 30 mm, l'épaisseur minimale de l'anneau est trouvée à l'aide de la formule
Quand le diamètre extérieur de l'anneau ne dépasse pas 50 mm, on a
Dans tous les autres cas, l'épaisseur minimale de l'anneau est déterminée à partir de la formule
L'élément tranchant d'outil de coupe rotatif représenté sur la figure 3 est réalisé sous forme d'un anneau 10 présentant une surface extérieure Il de forme cylindriqueet des faces 12 et 13, dont l'une (12) fait office de base de positionnement et dont la surface opposée 13 forme une arête tranchante 14. La surface intérieure 15 de l'anneau 10 est en forme d'ellipse (figure 4).L'élément tranchant considéré comporte donc deux zones identiques de rigidité minimale et d'épaisseur amin qui se situent sur le grand axe 16 de 1'ellipse. Les deux zonesdertssdité mrdmale, d'épaisseur amax , se trouvent sur le petit axe 17 de l'ellipse. L'épaisseur a de l'anneau 10 passe de sa valeur minimale à sa valeur maximale, c'est-à-dire de a min à a max , dans les sens indiqués par les flèches B et C, respectivement. La rigidité radiale de l'anneau 10 varie elle aussi dans les mêmes sens, respectivement, de sa plus petite valeur aux endroits d'épaisseur minimale amin à sa plus grande valeur aux endroits d'épaisseur maximale a maux de l'anneau. The rotary cutting tool cutting element shown in FIG. 3 is in the form of a ring 10 having an outer surface 11 of cylindrical shape and faces 12 and 13, one of which serves as the base of positioning and the opposite surface 13 forms a cutting edge 14. The inner surface 15 of the ring 10 is elliptical (Figure 4) .The cutting element considered therefore comprises two identical zones of minimum rigidity and thickness amin which lie on the major axis 16 of the ellipse. The two areas of median thickness, of thickness amax, are on the minor axis 17 of the ellipse. The thickness a of the ring 10 goes from its minimum value to its maximum value, that is to say from a min to a max, in the directions indicated by the arrows B and C, respectively. The radial rigidity of the ring 10 also varies in the same directions, respectively, from its smallest value to the areas of minimum amin thickness to its greatest value at locations of maximum thickness to ring defects.
L'élément tranchant d'outil de coupe rotatif représenté sur la figure 5 se présente sous forme d'un anneau 18 présentant une -surface extérieure 19 de forme conique à angle de cône > = 15 à 450, et des faces 20 et 21. La face 20 fait office de base de positionnement, tandis que la face opposée 21 forme une arête tranchante 22. The rotary cutting tool cutting element shown in FIG. 5 is in the form of a ring 18 having an outer surface 19 of conical shape with a cone angle of = 15 to 450, and faces 20 and 21. The face 20 serves as a positioning base, while the opposite face 21 forms a cutting edge 22.
La surface intérieure 23 de l'anneau 18 est excentrée, par rapport à-la surface 19, d'une valeur e1 (figure 6).The inner surface 23 of the ring 18 is eccentric, with respect to the surface 19, by a value e1 (FIG. 6).
Sur la surface intérieure 23 de l'anneau, dans la zone de sa face 20 constituant sa base de positionnement, est réalisé un rebord annulaire radial 24 de hauteur h24 et de diamètre intérieur d24 , qui permet de réduire considérablement les différences de valeur des déformations élastiques axiales et la fréquence des vibrations axiales forcées (propres) de l'anneau 18, engendrées par. lesdites déformations.On the inner surface 23 of the ring, in the region of its face 20 constituting its positioning base, is formed a radial annular rim 24 of height h24 and internal diameter d24, which makes it possible to considerably reduce the differences in the value of the deformations. axial elastics and the frequency of the forced (clean) axial vibrations of the ring 18, generated by. said deformations.
Le rapport entre le diamètre intérieur d24 du rebord annulaire radial 24 et le diamètre extérieur D18 de l'anneau 18 est choisi de manière que
tandis que la hauteur h24 du rebord annulaire radial 24 est déterminée à partir de l'expression
while the height h24 of the radial annular flange 24 is determined from the expression
Un rebord annulaire radial analogue peut être réalisé sur l'élément tranchant représenté sur les figures 3 et 4. A similar radial annular flange may be provided on the cutting element shown in FIGS. 3 and 4.
Pour usiner des matériaux qui se caractérisent par des charges de choc, il est conseillé de choisir le rapport d et la valeur h de l'élément tranchant de manière que d
D = 0,2 à 0,4
D = 0.2 to 0.4
Pour l'usinage de demi-finition de matériaux
Pour l'usinage de finition de matériaux
Dans le cas d'un anneau à surface extérieure 19 conique à angle de cône 0( = 15 à 450 , la hauteur h24 du rebord annulaire radial 24 est sensiblement égale à la plus petite valeur de l'épaisseur de l'anneau 18,
L'élément tranchant d'outil de coupe rotatif représenté sur les figures 1, 2 fonctionne de la façon suivante.In the case of a ring with conical outer surface 19 cone angle 0 (= 15 to 450, the height h24 of the radial annular flange 24 is substantially equal to the smallest value of the thickness of the ring 18,
The rotary cutting tool cutting element shown in Figs. 1, 2 operates in the following manner.
Sous l'effet de la rotation de la pièce à usiner et de l'avance longitudinale du support de la machine-outil, l'élément tranchant de l'outil de coupe rotatif réalisé sous forme d'un anneau 1 tourne autour de l'axe 7 de symétrie de sa surface extérieure 2. L'effort de coupe, principalement sa composante radiale, provoque une déformation élastique radiale de l'anneau 1, qui se répartit de part et d'autre à partir de l'endroit du contact entre l'anneau 1 et la pièce à usiner (non représentée). Lorsque. Under the effect of the rotation of the workpiece and the longitudinal feed of the machine tool support, the cutting element of the rotary cutting tool in the form of a ring 1 rotates around the machine. axis 7 of symmetry of its outer surface 2. The cutting force, mainly its radial component, causes a radial elastic deformation of the ring 1, which is distributed on both sides from the point of contact between the ring 1 and the workpiece (not shown). When.
l'éliment tranchant contacte la surface de la pièce à l'endroit de sa rigidité radiale minimale, déterminée par l'épaisseur minimale a min de l'anneau 1, les déformations élastiques dudit anneau se propagent dans les sens indiqués par les flèches A, respectivement de part et d'autre de la zone d'épaisseur minimale a min de l'anneau 1. Les vibrations forcées (propres) de l'anneau 1 engendrées par ses déformations élastiques se propagent elles aussi dans les sens indiqués. A l'instant suivant, du fait de la rotation de l'élément tranchant, la composante radiale de l'effort de coupe déforme élastiquement l'anneau 1 à l'endroit de sa rigidité maximale amax , ctest-à-dire à l'endroit de sa rigidité radiale maximale.Les déformations élastiques à cet endroit et les vibrations forcées (propres) de l'anneau 1 qu'elles engendrent se propagent elles aussi suivant le périmètre de l'anneau 1 en sens contraire les unes des autres. Cependant, la fréquence des vibrations forcées (propres) de l'anneau 1 à cet endroit diffère de la fréquence des vibrations de l'anneau 1 à l'endroit de son épaisseur minimale amine ctest-à-dire à l'endroit de sa rigidité minimale, du fait de la différence de valeur des déformations élastiques à ces endroits. the cutting element contacts the surface of the workpiece at the location of its minimum radial rigidity, determined by the minimum thickness min of the ring 1, the elastic deformations of said ring propagate in the directions indicated by the arrows A, respectively on both sides of the zone of minimum thickness a min of the ring 1. The forced (clean) vibrations of the ring 1 generated by its elastic deformations also propagate in the indicated directions. At the following instant, due to the rotation of the cutting element, the radial component of the cutting force elastically deforms the ring 1 at the location of its maximum stiffness amax, that is to say at the The elastic deformations at this location and the forced (clean) vibrations of the ring 1 that they generate also propagate along the perimeter of the ring 1 in opposite directions to each other. However, the frequency of the (clean) vibrations of the ring 1 at this point differs from the frequency of the vibrations of the ring 1 at the location of its minimum amine thickness, that is to say at the point of its rigidity. minimal, because of the difference in value of the elastic deformations at these places.
Lors de l'usinage-à l'aide de l'élément tranchant considéré, la coincidence des fréquences de vibrations forcées (propres) des parties déformables, c'est-à-dire le phénomène de résonance aboutissant à la détérioration de l'anneau 1,est exclue grâce à la rigidité radiale variable suivant le périmètre de l'anneau. During the machining-with the aid of the cutting element considered, the coincidence of the frequencies of forced (clean) vibrations of the deformable parts, that is to say the resonance phenomenon resulting in the deterioration of the ring 1, is excluded due to the variable radial stiffness along the perimeter of the ring.
Tous les autres éléments tranchants conçus conformément à l'invention et décrits plus haut fonctionnent d'une manière analogue. All other cutting elements designed in accordance with the invention and described above operate in a similar manner.
L'élément tranchant d'outil de coupe rotatif faisant l'objet de l'invention a une durée de vie plus élevée, car les conditions de son utilisation sont plus favorables que celles des éléments tranchants connus. The rotary cutting tool cutting element which is the subject of the invention has a longer life, because the conditions of its use are more favorable than those of the known cutting elements.
Les différentes variantes de réalisation de l'élément tranchan#t d'outil de coupe rotatif conforme à l'invention se distinguent par la technologie avantageuse et la simplicité de leur fabrication Les rapports des dimensions des parties de l'élément tranchant préconisés dans la présente invention permettent, au stade de l'étude et de l'élaboration des projets, d'assurer sa longévité maximale et de réduire à un minimum la quantité de métal nécessaire à sa fabrication ainsi que la consommation de matériaux à outils. The various embodiments of the cutting element of rotary cutting tool according to the invention are distinguished by the advantageous technology and the simplicity of their manufacture. The ratios of the dimensions of the parts of the cutting element recommended in the present invention. The invention allows, at the design and development stage of projects, to ensure maximum longevity and to minimize the amount of metal required for its production as well as the consumption of tool materials.
Claims (7)
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| DE19833301302 DE3301302C2 (en) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | Cutting element of a rotary chisel |
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- 1983-01-25 FR FR8301093A patent/FR2539657B1/en not_active Expired
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