FR2766745A1 - INTERCHANGEABLE INSERT TOOLS FOR MACHINING PROFILED SURFACES - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention est relative à un outillage à plaquette interchangeable pour l'usinage de portées profilées et par exemple des sièges de soupapes de moteurs thermiques. The invention relates to a tool with an interchangeable insert for machining profiled surfaces and for example valve seats of heat engines.
Actuellement, un tel usinage est assuré par une machine spéciale équipée d'une broche motorisée dans laquelle est monté un porte-outil. Le porte-outil 1, représenté sur la figure 1 annexée, est équipé d'une part, d'un pilote axial 2 le positionnant dans le guide de soupape 3 d'une culasse 4 et, d'autre part, d'un porteplaquette 5 comprenant deux branches 5a montées coulissantes dans le porte-outil avec possibilité de blocage dans celui-ci par des vis 6. Un bras 5b, sensiblement parallèle à l'axe de rotation de la broche, porte une plaquette 7, amovible et multiarêtes, assurant l'usinage d'un siège 8. La figure 3 montre que, dans les porte-outils actuels, la plaquette 7 comporte un talon en coin 10 et est fixée, par une vis 9, sur une face plane 12 qui, comme montré figure 2, est parallèle à un plan diamétral Pd du porte-outil. Currently, such machining is provided by a special machine equipped with a motorized spindle in which is mounted a tool holder. The tool holder 1, represented in the appended FIG. 1, is equipped on the one hand, with an axial pilot 2 positioning it in the valve guide 3 with a cylinder head 4 and, on the other hand, with a plate holder 5 comprising two branches 5a slidably mounted in the tool holder with the possibility of locking therein by screws 6. An arm 5b, substantially parallel to the axis of rotation of the spindle, carries a plate 7, removable and multi-edge, ensuring the machining of a seat 8. FIG. 3 shows that, in current tool holders, the plate 7 has a wedge heel 10 and is fixed, by a screw 9, on a flat face 12 which, as shown Figure 2 is parallel to a diametrical plane Pd of the tool holder.
Le profil de coupe de la plaquette est adapté à la forme du siège qu'il faut usiner et est défini par au moins cinq paramètres, à savoir, et comme montré à la figure 2
- l'angle a de l'arête de coupe 13 assurant la portée conique 8a sur laquelle vient s'appuyer la soupape et constituant donc le siège de soupape proprement dit,
- la largeur b de ce siège,
- l'angle c de l'arête de coupe 14 du dégagement supérieur 8b du siège 8,
- la largeur d de cette arête,
- et l'angle e de l'arête de coupe 15 du dégagement inférieur 8c du siège.The cutting profile of the insert is adapted to the shape of the seat to be machined and is defined by at least five parameters, namely, and as shown in Figure 2
the angle a of the cutting edge 13 ensuring the conical bearing 8a on which the valve rests and therefore constituting the valve seat itself,
- the width b of this seat,
the angle c of the cutting edge 14 of the upper clearance 8b of the seat 8,
- the width d of this edge,
- And the angle e of the cutting edge 15 of the lower clearance 8c of the seat.
En raison de la diversité des sièges de soupapes, il existe plusieurs milliers de type de plaquettes, de sorte que celles-ci sont personnalisées à partir d'ébauches, par exemple en carbure de tungstène, dont la mise au profil est effectuée à la demande. Cette mise au profil comprend aussi la formation de l'angle de dépouille f, montré à la figure 2. Due to the diversity of valve seats, there are several thousand types of inserts, so that they are customized from blanks, for example tungsten carbide, which is profiled on demand . This profiling also includes the formation of the clearance angle f, shown in FIG. 2.
Pour permettre le réaffûtage ultérieur des arêtes de coupe de ces plaquettes réalisées en carbure, et cela sans avoir recours à une machine d'affûtage spéciale, les deux grandes faces, respectivement, frontale 7a et dorsale 7b, des plaquettes sont planes et parallèles. Cela permet d'affûter les arêtes de coupe par meulage de la face frontale 7a. Enfin, pour éviter que cet affûtage déplace les arêtes de coupe au-delà du plan diamétral Pd, il est d'usage que la face d'appui 12 du porte-plaquette soit positionnée de manière que les arêtes de coupe d'une plaquette neuve soient en-deça de ce plan diamétral, c'est à dire en avant, d'une valeur de l'ordre de 0,5 à 0,8 mm, comme montré par la valeur g à la figure 2. To allow subsequent resharpening of the cutting edges of these inserts made of carbide, and this without having to use a special sharpening machine, the two large faces, respectively, front 7a and dorsal 7b, inserts are flat and parallel. This allows the cutting edges to be sharpened by grinding the front face 7a. Finally, to prevent this sharpening from moving the cutting edges beyond the diametrical plane Pd, it is customary for the bearing face 12 of the insert holder to be positioned so that the cutting edges of a new insert are below this diametrical plane, that is to say in front, by a value of the order of 0.5 to 0.8 mm, as shown by the value g in FIG. 2.
Ce mode de rénovation, qui a donné satisfaction jusqu'alors, parvient à ses limites en raison, d'une part, de l'augmentation de la dureté des sièges et, d'autre part, de l'impossibilité d'utiliser les vitesses de coupe élevées permises par les plaquettes en carbure. This method of renovation, which has been satisfactory until then, reaches its limits due, on the one hand, to the increase in the hardness of the seats and, on the other hand, to the impossibility of using the gears high cutting allowable by carbide inserts.
En effet, pour mieux résister aux additifs des carburants actuels, les sièges de soupapes sont fabriqués dans des alliages de plus en plus durs et ayant une mauvaise usinabilité, tels que alliages à base de carbone, de chrome, de vanadium, de nickel, de silicium, de manganèse. Par ailleurs, la dureté superficielle des sièges est accrue par le matage du siège par la soupape et par l'accroissement des températures des gaz d'échappement
Cet accroissement de la dureté ne peut pas être compensé par une augmentation de la vitesse de coupe, comme cela est connu dans d'autres domaines, et cela pour les raisons suivantes
- la rénovation des sièges s'effectue à sec et le pilote qui tourne dans le guide soupape, avec un faible jeu, risque de gripper s'il est entraîné à de hautes vitesses,
- la structure portant l'outil n'est pas adaptée à ces vitesses et, en particulier, manque de rigidité, notamment lorsque les efforts de coupe sont importants en raison de la longueur des profils de coupe.In fact, to better resist additives in current fuels, valve seats are made from alloys that are harder and harder and have poor machinability, such as alloys based on carbon, chromium, vanadium, nickel, silicon, manganese. Furthermore, the surface hardness of the seats is increased by the matting of the seat by the valve and by the increase in the exhaust gas temperatures.
This increase in hardness cannot be compensated for by an increase in cutting speed, as is known in other fields, for the following reasons
- the seats are renovated dry and the pilot who turns in the valve guide, with little play, risks seizing up if he is driven at high speeds,
- The structure carrying the tool is not adapted to these speeds and, in particular, lack of rigidity, especially when the cutting forces are high due to the length of the cutting profiles.
Ce manque de rigidité provient de l'éloignement vertical du porte-plaquette par rapport aux paliers de guidage de la broche motorisée, mais aussi du montage de la plaquette sur le porte-plaquette et du montage du porte-plaquette sur le porte-outil, les effets de ce dernier étant accrus par le décalage radial du porteplaquette par rapport à l'axe de rotation de la broche. This lack of rigidity comes from the vertical distance of the insert holder from the guide bearings of the motorized spindle, but also from the mounting of the insert on the insert holder and the mounting of the insert holder on the tool holder, the effects of the latter being increased by the radial offset of the holder relative to the axis of rotation of the spindle.
La figure 3 montre que, dans les montages actuels, la résultante Rc des réactions aux efforts de coupe s'exerçant sur les diverses arêtes de coupe 13, 14 et 15, est bien souvent extérieure à l'appui 17a du talon en coin sur le porte-plaquette. Si, comme montré à cette figure, les tolérances de fabrication, respectivement, des angles du talon et des angles des faces du porte-plaquette servant d'appui au talon, sont à leurs limites de valeur, c'est-à-dire sont dans des conditions défavorables, le talon ne porte que sur deux points 17a, 17b et peut permettre le pivotement de la plaquette dans le sens de la flèche 18, sous le couple qui lui est communiqué par la résultante Rc. Cela a pour conséquence de modifier la position des arêtes de coupe en altérant la précision, mais aussi de favoriser les vibrations et l'altération de l'état de surface des faces usinées. On notera que ce pivotement est d'autant plus aisé que le dos de la plaquette s'appuie sur une face plane. FIG. 3 shows that, in current arrangements, the resultant Rc of the reactions to the cutting forces exerted on the various cutting edges 13, 14 and 15, is very often external to the support 17a of the wedge heel on the insert holder. If, as shown in this figure, the manufacturing tolerances, respectively, of the heel angles and of the angles of the faces of the insert serving as heel support, are at their value limits, that is to say are under unfavorable conditions, the heel bears only on two points 17a, 17b and can allow the pivoting of the plate in the direction of arrow 18, under the torque communicated to it by the resultant Rc. This has the consequence of modifying the position of the cutting edges by altering the precision, but also of favoring the vibrations and the alteration of the surface condition of the machined faces. It will be noted that this pivoting is all the easier when the back of the plate rests on a flat face.
La présente invention a pour objet de remédier à ce manque de rigidité en fournissant un nouvel outillage. The object of the present invention is to remedy this lack of rigidity by providing new tools.
A cet effet, dans l'outillage selon l'invention, chaque plaquette présente un talon droit perpendiculaire à son axe longitudinal, deux faces longitudinales de directions parallèles entre elles et à l'axe longitudinal de la plaquette, et une section transversale trapézoïdale dont la petite base est tournée du côté de la face dorsale de la plaquette, tandis que le bras du porte-plaquette comporte un berceau qui, d'axe longitudinal parallèle à l'axe de rotation du porte-outil et de section transversale trapézoïdale, complémentaire de celle de la plaquette, délimite deux portées parallèles dont celle interne est plus longue que celle externe et est muni d'une face d'appui supérieure, plane et orthogonale à son axe longitudinal. To this end, in the tooling according to the invention, each plate has a straight heel perpendicular to its longitudinal axis, two longitudinal faces of directions parallel to each other and to the longitudinal axis of the plate, and a trapezoidal cross section whose small base is turned on the side of the dorsal face of the insert, while the arm of the insert holder comprises a cradle which, of longitudinal axis parallel to the axis of rotation of the tool holder and of trapezoidal cross section, complementary to that of the plate delimits two parallel bearing surfaces, the internal one of which is longer than the external one and is provided with an upper support face, flat and orthogonal to its longitudinal axis.
Avec cet agencement, lorsque la plaquette est positionnée dans son berceau et est fixée par une vis traversante, ses parois longitudinales, formant les côtés du trapèze, sont parfaitement positionnées par appui contre les portées du berceau. Grâce à la portée interne du berceau qui s'étend sur presque toute la longueur de la plaquette, la résultante des réactions aux efforts de coupe est toujours située entre les zones d'appui de la plaquette et ne tend donc pas à la faire pivoter autour de sa fixation. De plus, cette résultante tend à plaquer longitudinalement la face en bout de la plaquette contre la face d'appui du berceau, en s'opposant ainsi à tout mouvement de cette plaquette par rapport à son siège, quels que soient les efforts reçus. With this arrangement, when the plate is positioned in its cradle and is fixed by a through screw, its longitudinal walls, forming the sides of the trapezoid, are perfectly positioned by pressing against the bearing surfaces of the cradle. Thanks to the internal bearing of the cradle which extends over almost the entire length of the insert, the result of the reactions to the cutting forces is always located between the bearing zones of the insert and therefore does not tend to rotate it around of its fixation. In addition, this resultant tends to flatten the end face of the plate longitudinally against the bearing face of the cradle, thereby opposing any movement of this plate relative to its seat, whatever the forces received.
Avantageusement, pour un même profil de coupe formé par plusieurs arêtes de coupe dans une plaquette faisant partie d'une série de plusieurs plaquettes, dans toutes les plaquettes de la même série, le point milieu de l'arête de coupe de référence, est toujours à la même distance du talon droit de cette plaquette. Advantageously, for the same cutting profile formed by several cutting edges in a insert belonging to a series of several inserts, in all inserts of the same series, the midpoint of the reference cutting edge, is always at the same distance from the right heel of this pad.
Non seulement cette disposition garantit la conservation de la rigidité de l'outillage de coupe, mais également facilite l'interchangeabilité des plaquettes et garantit la reproductibilité de la précision. This not only guarantees the conservation of the rigidity of the cutting tools, but also facilitates the interchangeability of the inserts and guarantees the reproducibility of the precision.
Dans une forme d'exécution de l'invention, le berceau est incliné transversalement suivant une ligne de pente formant un angle par rapport à son axe longitudinal et cette inclinaison est réalisée par rotation autour d'une droite passant par l'arête de coupe de référence. In one embodiment of the invention, the cradle is inclined transversely along a slope line forming an angle relative to its longitudinal axis and this inclination is produced by rotation around a straight line passing through the cutting edge of reference.
Cet agencement présente l'avantage, tout en utilisant des plaquettes à faces, respectivement, frontale et dorsale parallèles, donc des plaquettes aisément réaffûtables, de donner, au tranchant de l'arête de coupe de référence, une inclinaison procurant une pente d'affûtage, sans que cela modifie la position dans l'espace de cette arête privilégiée, donc la géométrie de l'usinage de la portée correspondante. This arrangement has the advantage, while using inserts with faces, respectively, frontal and dorsal parallel, therefore easily re-sharpenable inserts, to give, at the edge of the reference cutting edge, an inclination providing a sharpening slope , without this modifying the position in space of this privileged edge, therefore the geometry of the machining of the corresponding bearing.
On notera que, si les autres arêtes de coupe, non privilégiées, ont une position dans l'espace qui est modifiée, en raison de leur pivotement autour de l'arête de référence et non autour de leur propre arête, ces modifications ne sont pas de nature à dépasser les tolérances de fabrication, en général plus larges, accordées aux portées qu'elles sont destinées à usiner. It will be noted that, if the other cutting edges, not privileged, have a position in space which is modified, due to their pivoting around the reference edge and not around their own edge, these modifications are not likely to exceed the manufacturing tolerances, generally wider, granted to the surfaces they are intended to machine.
Le fait de donner de la pente d'affûtage en inclinant transversalement le berceau permet de réduire les efforts de coupe, et, en conséquence, les efforts de réaction affectant la rigidité du porte-plaquette et du porte-outil, mais aussi et surtout celle du fourreau de broche par rapport aux roulements de broche. En complément, la réduction des efforts de coupe permet d'avoir recours à un moteur d'entraînement de broche moins puissant et moins lourd, ce qui réduit les inerties, dans la phase de positionnement du pilote, et les sources d'imprécision, lors de l'usinage. The fact of giving the sharpening slope by tilting the cradle transversely makes it possible to reduce the cutting forces, and, consequently, the reaction forces affecting the rigidity of the insert holder and the tool holder, but also and above all that of the spindle sleeve relative to the spindle bearings. In addition, the reduction in cutting forces makes it possible to use a less powerful and lighter spindle drive motor, which reduces inertia in the pilot positioning phase and sources of inaccuracy during machining.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'outillage selon l'invention. Other characteristics and advantages will emerge from the description which follows with reference to the appended schematic drawing representing, by way of example, an embodiment of the tool according to the invention.
Figure 1 est une vue partielle, avec coupe partielle, montrant un porte-outil de l'état de la technique, lorsqu'il est en place dans une culasse pour rénover un siège,
Figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de figure 1 montrant, à échelle agrandie, le porte-plaquette de l'état de la technique,
Figure 3 est une vue partielle en coupe transversale montrant, à échelle encore plus agrandie, la forme particulière des plaquettes d'usinage de l'état de la technique,
Figure 4 est une vue en perspective éclatée montrant les composants de l'outillage selon l'invention, à savoir le porte-plaquette et une plaquette,
Figure 5 est une vue partielle de face en élévation montrant le porte-plaquette avec la plaquette selon l'invention,
Figures 6, 7 et 8 des vues partielles en coupe suivant, respectivement VI-VI, VII-VII et VIII-VIII de figure 5,
Figure 9 est une vue en perspective d'une plaquette réaffûtée.FIG. 1 is a partial view, with partial section, showing a tool holder of the state of the art, when it is in place in a cylinder head to renovate a seat,
FIG. 2 is a sectional view along II-II of FIG. 1 showing, on an enlarged scale, the wafer holder of the state of the art,
FIG. 3 is a partial view in cross section showing, on an even larger scale, the particular shape of the machining inserts of the state of the art,
FIG. 4 is an exploded perspective view showing the components of the tool according to the invention, namely the insert holder and a insert,
FIG. 5 is a partial front elevation view showing the wafer holder with the wafer according to the invention,
Figures 6, 7 and 8 of the partial sectional views along lines VI-VI, VII-VII and VIII-VIII of Figure 5, respectively.
Figure 9 is a perspective view of a re-sharpened insert.
Dans la description qui va suivre, les parties communes à l'invention et à l'état de la technique garderont les mêmes références, tandis que les parties nouvelles seront référencées à partir de 20. In the description which follows, the parts common to the invention and to the state of the art will keep the same references, while the new parts will be referenced starting from 20.
Selon l'invention, le porte-plaquette 8 comporte un bras 20 qui, parallèle à l'axe de rotation du porteoutil 1, comporte un berceau 22 destiné à accueillir une plaquette 7. Cette plaquette présente un talon droit dont la face en bout 23 est perpendiculaire à son axe longitudinal, deux faces longitudinales 24 s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de cette plaquette. La section transversale de la plaquette est trapézoïdale, comme montré à la figure 6, ce trapèze ayant son petit côté tourné du côté de la face dorsale 7b de la plaquette. According to the invention, the insert holder 8 comprises an arm 20 which, parallel to the axis of rotation of the tool holder 1, includes a cradle 22 intended to receive a insert 7. This insert has a straight heel, the end face 23 is perpendicular to its longitudinal axis, two longitudinal faces 24 extending parallel to the longitudinal axis of this plate. The cross section of the wafer is trapezoidal, as shown in FIG. 6, this trapezoid having its short side turned towards the side of the dorsal face 7b of the wafer.
Le berceau 22 du bras 20 a un axe longitudinal qui est parallèle à l'axe de rotation du porte-outil et présente, en section transversale, une section trapézoïdale complémentaire de celle de la plaquette, c'est-à-dire une section dont le petit côté du trapèze constitue le fond 25 du berceau et dont les petits côtés forment les parois longitudinales 26a, 26b de celui-ci.The cradle 22 of the arm 20 has a longitudinal axis which is parallel to the axis of rotation of the tool holder and has, in cross section, a trapezoidal section complementary to that of the insert, that is to say a section whose the short side of the trapezium constitutes the bottom 25 of the cradle and the short sides of which form the longitudinal walls 26a, 26b thereof.
En raison de la découpe ménagée en 21 dans le berceau pour pouvoir accepter des plaquettes 7 ayant des profils de coupe divers positionnés différemment, la paroi 26a formant portée d'appui intérieure pour la plaquette 7 est bien plus longue que la paroi 26b formant portée d'appui externe, ce qui réduit la valeur des pressions d'appui et améliore la stabilité. Due to the cutout at 21 in the cradle to be able to accept inserts 7 having various cutting profiles positioned differently, the wall 26a forming an internal bearing surface for the insert 7 is much longer than the wall 26b forming an insulating surface. external support, which reduces the value of the support pressures and improves stability.
Dans sa partie supérieure, ce berceau 22 est fermé par une paroi plane 27 qui est orthogonale à l'axe longitudinal de ce berceau. Cette paroi constitue la référence de la position longitudinale de la plaquette 7. In its upper part, this cradle 22 is closed by a flat wall 27 which is orthogonal to the longitudinal axis of this cradle. This wall constitutes the reference for the longitudinal position of the plate 7.
Grâce à cet agencement, la résultante Rc des réactions aux efforts de coupe tend à plaquer la plaquette 7 contre les portées 26a, 26b du berceau 22 et contre la face 27 donc, améliorent son positionnement, sans affecter la rigidité de l'outillage et sans possibilité de faire pivoter la plaquette par rapport au berceau. Thanks to this arrangement, the resultant Rc of the reactions to the cutting forces tends to press the plate 7 against the bearing surfaces 26a, 26b of the cradle 22 and against the face 27 therefore, improve its positioning, without affecting the rigidity of the tooling and without possibility to rotate the plate relative to the cradle.
Il en résulte que l'usinage s'effectue dans de bien meilleure condition, tant en ce qui concerne sa géométrie que ses tolérances. As a result, the machining is carried out in much better condition, both as regards its geometry and its tolerances.
Le fond 25 du berceau est traversé par un alésage taraudé 28, tandis que la plaquette 7 est traversée par un alésage lisse 29 précédé par une portée tronconique 30 pour une tête de vis. The bottom 25 of the cradle is traversed by a threaded bore 28, while the plate 7 is traversed by a smooth bore 29 preceded by a frustoconical bearing 30 for a screw head.
Comme montré à la figure 5, chaque plaquette 7, d'une série de plaquettes ayant le même profil délimité par les mêmes arêtes de coupe 13, 14 et 15, comporte un profil de coupe dans lequel l'arête de coupe 13, assurant l'usinage de la portée de soupape, prise comme arête de référence, est toujours positionnée de la même façon par rapport à la face de référence 27 du porte-plaquette. Plus précisément, le point milieu Pm de cette arête 13 est toujours situé à la même distance L par rapport à la face d'appui 27. Ainsi, l'interchangeabilité des plaquettes n'affecte pas les réglages du porte outil et du porte plaquette et le profil de coupe est correctement positionné par rapport à l'origine de l'axe machine. As shown in FIG. 5, each insert 7, of a series of inserts having the same profile delimited by the same cutting edges 13, 14 and 15, comprises a cutting profile in which the cutting edge 13, ensuring the machining of the valve seat, taken as a reference edge, is always positioned in the same way with respect to the reference face 27 of the insert holder. More specifically, the midpoint Pm of this edge 13 is always located at the same distance L from the bearing face 27. Thus, the interchangeability of the inserts does not affect the settings of the tool holder and the insert holder and the cutting profile is correctly positioned in relation to the origin of the machine axis.
La figure 6 montre que l'angle au sommet h formé par les deux portées longitudinales 26a, 26b du berceau 22, est inférieur à l'angle au sommet i formé par les deux faces longitudinales 24 de la plaquette 7, de manière que l'appui de cette plaquette dans le berceau s'effectue le plus près du bord supérieur du berceau et suivant deux lignes sensiblement parallèles référencées 34 à la figure 6. FIG. 6 shows that the angle at the top h formed by the two longitudinal surfaces 26a, 26b of the cradle 22, is less than the angle at the top i formed by the two longitudinal faces 24 of the wafer 7, so that the this plate is pressed into the cradle as close as possible to the upper edge of the cradle and along two substantially parallel lines referenced 34 in FIG. 6.
Grâce à cet agencement, les réactions aux efforts de coupe s'exerçant sur la plaquette 7 ne risquent pas de faire basculer la plaquette dans son berceau. Thanks to this arrangement, the reactions to the cutting forces exerted on the wafer 7 are not likely to tip the wafer into its cradle.
Il est précisé que les valeurs des angles h et i sont plusieurs fois supérieurs à la valeur de l'angle dont la tangente correspond au coefficient de frottement du matériau considéré, afin d'éviter tout coincement par grippage, et sont, par exemple, de l'ordre de 40 à 60 , tandis que la différence angulaire entre les valeurs des angles h et i est faible et est de l'ordre de 40 à 20 minutes d'angle. It is specified that the values of the angles h and i are several times greater than the value of the angle whose tangent corresponds to the coefficient of friction of the material considered, in order to avoid any jamming by seizing, and are, for example, of on the order of 40 to 60, while the angular difference between the values of the angles h and i is small and is on the order of 40 to 20 minutes of angle.
La vis 9 assurant la fixation de la plaquette 7 dans le berceau 22 est munie d'une tête conique 35 dont la valeur de l'angle au sommet i est supérieure à la valeur de l'angle au sommet k de la portée tronconique 30, ménagée pour cette tête dans la plaquette 7. A titre d'exemple, pour une vis dont la tête a un angle au sommet de 43 , la portée 30 a un angle au sommet de 420. The screw 9 ensuring the fixing of the plate 7 in the cradle 22 is provided with a conical head 35 whose value of the angle at the top i is greater than the value of the angle at the top k of the frustoconical bearing 30, provided for this head in the wafer 7. For example, for a screw whose head has an apex angle of 43, the bearing 30 has an apex angle of 420.
Grâce à cet agencement des angulations de la vis, de la plaquette et du berceau, les composantes latérales
Cs, normales à la portée conique 30 et résultant de l'effort de serrage de la vis, sont proches des composantes Ca, normales aux portées 26a, 26b, et résultant de l'appui de la plaquette sur les portées, et se rapprochent de la solution idéale selon laquelle leurs directions seraient confondues.Thanks to this arrangement of the angulations of the screw, the plate and the cradle, the lateral components
Cs, normal to the conical bearing 30 and resulting from the tightening force of the screw, are close to the components Ca, normal to the bearing surfaces 26a, 26b, and resulting from the support of the plate on the bearing surfaces, and approach the ideal solution according to which their directions would be confused.
Grâce à cela, les efforts de serrage ne créent pas de couple perturbant la stabilité de la plaquette. La qualité de l'usinage est améliorée et sont supprimées les vibrations qui modifient la position des arêtes de coupe, génèrent des imprécisions et des bruits. Thanks to this, the clamping forces do not create torque disturbing the stability of the insert. The quality of the machining is improved and vibrations which modify the position of the cutting edges are eliminated, generating inaccuracies and noises.
La figure 7 montre que la distance L1, entre l'axe de l'alésage taraudé 28 et la face d'appui et de référence 27 du berceau, a une valeur inférieure à la distance L2, entre la même face 27 et l'axe des alésages 29 et 30 réalisés dans les plaquettes 7. Cette différence, qui est de l'ordre de 0,08 à 0,20 millimètres, garantit que, lors du vissage de la vis 9, l'appui de sa tête 35 sur la portée conique 30 tend à plaquer la face supérieure 23 de la plaquette contre la face de référence 27 et ainsi garantit l'appui de la plaquette contre cette face de butée, c'est-à-dire garantit le calage en rotation de cette plaquette. FIG. 7 shows that the distance L1, between the axis of the threaded bore 28 and the bearing and reference face 27 of the cradle, has a value less than the distance L2, between the same face 27 and the axis bores 29 and 30 made in the plates 7. This difference, which is of the order of 0.08 to 0.20 millimeters, guarantees that, when the screw 9 is screwed, the support of its head 35 on the conical bearing 30 tends to press the upper face 23 of the plate against the reference face 27 and thus guarantees the support of the plate against this abutment face, that is to say guarantees the setting in rotation of this plate.
Il ressort de ce qui précède que ces différentes dispositions donnent une grande rigidité à la plaquette dans son berceau et permet, à cette plaquette, d'absorber des réactions aux efforts de coupe plus grandes que celles sollicitant les plaquettes actuelles. It appears from the above that these different arrangements give great rigidity to the insert in its cradle and allow this insert to absorb reactions to cutting forces greater than those stressing the current inserts.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, et pour réduire ces efforts de coupe, il est donné une pente d'affûtage au tranchant délimitant l'une des arêtes de coupe choisie comme référence et en particulier l'arête de coupe réalisant la portée exigeant la plus grande précision, donc celle 13 dans le cas de l'usinage des sièges pour soupapes. A cet effet, le berceau 22 est incliné transversalement suivant une ligne de pente matérialisée en 31 par la médiatrice à l'arête de coupe 13. Cette inclinaison est effectuée par rotation autour d'une droite 36 passant par l'arête de coupe 13, de manière à ne pas déformer la géométrie de la surface usinée par cette arête. According to another characteristic of the invention, and to reduce these cutting forces, a sharpening slope is given to the cutting edge delimiting one of the cutting edges chosen as a reference and in particular the cutting edge achieving the demanding range the highest precision, therefore that 13 in the case of the machining of valve seats. To this end, the cradle 22 is inclined transversely along a line of slope materialized at 31 by the perpendicular bisector at the cutting edge 13. This inclination is effected by rotation around a straight line 36 passing through the cutting edge 13, so as not to distort the geometry of the surface machined by this edge.
Il est précisé que, lors de la personnalisation de la plaquette, c'est-à-dire de la réalisation des arêtes de coupe 13 à 15 dans une ébauche de plaquette, l'arête de coupe de référence est positionnée longitudinalement sur la ligne 36, de manière que la résultante Rc
- soit entre les points d'appui extrême 32, 33 de la plaquette 7 sur les portées 26a, 26b du berceau, pour supprimer les couples pouvant faire basculer la plaquette,
- et soit sur une droite qui sécante l'axe de rotation de la broche au plus près des branches coulissantes 5a du porte plaquette 5 dans le porte outil 1, pour supprimer les couples faisant basculer le porte plaquette sur le porte outil, et améliorer la rigidité de l'ensemble.It is specified that, during the customization of the insert, that is to say of the production of the cutting edges 13 to 15 in a blank of the insert, the reference cutting edge is positioned longitudinally on the line 36 , so that the resultant Rc
either between the extreme support points 32, 33 of the plate 7 on the bearing surfaces 26a, 26b of the cradle, in order to eliminate the torques which can cause the plate to tilt,
- And either on a straight line which intersects the axis of rotation of the spindle as close as possible to the sliding branches 5a of the insert holder 5 in the tool holder 1, to remove the couples causing the insert holder to tilt on the tool holder, and improve the rigidity of the whole.
La figure 8 montre que, par rapport au plan diamétral Pd, la valeur angulaire n de cette inclinaison est de l'ordre de 6 à 15 et donne ainsi à la face supérieure 7a de la plaquette une inclinaison par rapport au plan diamétral Pd, c'est-à-dire procure à l'arête 13 une pente d'affûtage. FIG. 8 shows that, relative to the diametrical plane Pd, the angular value n of this inclination is of the order of 6 to 15 and thus gives the upper face 7a of the wafer an inclination relative to the diametral plane Pd, c that is to say, provides the edge 13 with a sharpening slope.
La ligne de pente 31 est inclinée par rapport à l'axe longitudinal du berceau suivant un angle p (figure 5) qui a la même valeur que l'angle d'inclinaison de l'arête 13 par rapport à cet axe longitudinal. Cette valeur peut être de l'ordre de 20, 30 ou 450, qui sont les valeurs les plus courantes des angles des arêtes de coupe 13, donc de l'angle des sièges de soupape, mais elle peut aussi être différente pour d'autres applications pourvu que l'angle d'affûtage soit donné par rotation autour de la droite 36 passant par l'arête 13. The slope line 31 is inclined relative to the longitudinal axis of the cradle at an angle p (FIG. 5) which has the same value as the angle of inclination of the edge 13 relative to this longitudinal axis. This value can be of the order of 20, 30 or 450, which are the most common values of the angles of the cutting edges 13, therefore of the angle of the valve seats, but it can also be different for other applications provided that the sharpening angle is given by rotation around the straight line 36 passing through the edge 13.
Dans la forme d'exécution représentée, l'angle p a une valeur de 45", car il correspond au cas le plus courant. In the embodiment shown, the angle p has a value of 45 ", because it corresponds to the most common case.
Cette rotation de la plaquette 7 et du berceau 22 autour de l'arête 13 déplace dans l'espace les arêtes 14 et 15 et modifie donc leur position par rapport aux portées à usiner et, en conséquence, le profil devant être réalisé. Cela est sans grande conséquence, puisque le déplacement est faible et que les angles de dégagement, supérieurs c et e à la figure 3, sont assortis de tolérances plus larges que l'angle de siège a. En cas de besoin, il est possible, lors de la personnalisation de l'ébauche d'une plaquette, de réaliser les arêtes 14 et 15 en les déformant de la valeur de la déformation qu'elles subiront après mise en place de la plaquette dans le berceau, afin que, lorsque cette plaquette sera positionnée dans le berceau, elles réalisent, sur la surface usinée, des portées à l'angulation voulue. This rotation of the plate 7 and of the cradle 22 around the edge 13 displaces the edges 14 and 15 in space and therefore modifies their position relative to the bearing surfaces to be machined and, consequently, the profile to be produced. This is of no great consequence, since the displacement is small and the clearance angles, greater c and e in FIG. 3, are provided with larger tolerances than the seat angle a. If necessary, it is possible, during the customization of the blank of a wafer, to produce the edges 14 and 15 by deforming them by the value of the deformation which they will undergo after fitting the wafer in the cradle, so that, when this plate is positioned in the cradle, they produce, on the machined surface, surfaces at the desired angulation.
La réduction de l'effort de coupe présente de nombreux avantages
- elle permet de réduire les efforts sollicitant la plaquette, donc de réduire les matages pouvant amenuiser la rigidité,
- cette réduction des efforts permet de réduire la puissance nécessaire à l'usinage et, en conséquence, de réduire le poids du moteur intervenant lors du centrage du pilote 2 par le guide soupape 3, sur les inerties générales, ce qui va dans le sens d'une amélioration de la précision du positionnement s'ajoutant à l'amélioration de la précision de l'usinage, procurée par l'accroissement de la rigidité du porte plaquette.Reducing cutting effort has many benefits
- it makes it possible to reduce the stresses on the insert, therefore to reduce the matting which can reduce the rigidity,
- This reduction in forces makes it possible to reduce the power necessary for machining and, consequently, to reduce the weight of the motor intervening during the centering of the pilot 2 by the valve guide 3, on the general inertias, which goes in the direction an improvement in the precision of the positioning in addition to the improvement in the precision of the machining, provided by the increase in the rigidity of the insert holder.
A la figure 8, la plaquette 7 qui est positionnée dans le berceau 22 est une plaquette neuve dont l'arête de coupe 13 est volontairement avancée par rapport au plan diamétral Pd d'une valeur s qui est de l'ordre de 0,5 mm pour augmenter le nombre d'affûtage pouvant être réalisé ultérieurement. Comme le montre la figure 9, cet affûtage est exécuté au moyen d'une meule, diamantée en périphérie et sur ses faces diamétrales, qui réalise dans la face 7a de la plaquette 7 et dans la zone des arêtes de coupe, un usinage 40, rectiligne ou circulaire, dont la face 40a est parallèle, ou non, à la face 7a. Les conditions de cet affûtage sont indépendants de la présente demande de brevet. In FIG. 8, the plate 7 which is positioned in the cradle 22 is a new plate, the cutting edge 13 of which is deliberately advanced relative to the diametrical plane Pd with a value s which is of the order of 0.5 mm to increase the number of sharpening operations that can be carried out later. As shown in FIG. 9, this sharpening is carried out by means of a grinding wheel, diamond-coated on the periphery and on its diametrical faces, which performs in the face 7a of the insert 7 and in the region of the cutting edges, a machining 40, rectilinear or circular, the face 40a of which is parallel, or not, to the face 7a. The conditions for this sharpening are independent of this patent application.
Il ressort de ce qui précède que le porteplaquette et la plaquette selon l'invention, constituent un outillage qui améliore considérablement les conditions d'usinage des portées cylindriques profilées, et permet, même avec les matériaux les plus résistants, de travailler dans de meilleures conditions de précision et d'état de surface qu'avec les outillages existants, tout en améliorant la précision du centrage de l'usinage par rapport à l'axe virtuel du siège. It emerges from the above that the plate holder and the plate according to the invention constitute a tool which considerably improves the machining conditions of the profiled cylindrical bearings, and allows, even with the most resistant materials, to work in better conditions. precision and surface finish than with existing tools, while improving the precision of machining centering with respect to the virtual axis of the seat.
L'outillage, qui a été décrit dans le cas de son application à l'usinage et à la rénovation des sièges de soupape avec positionnement de la broche au moyen d'une tige pilote s'applique bien entendu à tout autre usinage, avec ou sans positionnement par une tige pilote et mettant en oeuvre une plaquette interchangeable fixée dans un porte plaquette, réglable ou non, c'est-à-dire rapporté sur un porte outil ou formé dans le porte outil. The tooling, which has been described in the case of its application to the machining and renovation of valve seats with positioning of the spindle by means of a pilot rod applies of course to any other machining, with or without positioning by a pilot rod and using an interchangeable insert fixed in a holder, adjustable or not, that is to say attached to a tool holder or formed in the tool holder.
De même, la formation de la pente d'affûtage par basculement du berceau s'applique à toute plaquette dont le profil de coupe est défini par plusieurs arêtes de coupe et dont l'une de ces arêtes peut être privilégiée pour définir l'axe de rotation du basculement. Likewise, the formation of the sharpening slope by tilting the cradle applies to any insert whose cutting profile is defined by several cutting edges and one of these edges of which may be preferred in order to define the axis of tilting rotation.
Claims (6)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9710175A FR2766745B1 (en) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | INTERCHANGEABLE INSERT TOOLS FOR MACHINING PROFILED SURFACES |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2788998A1 (en) * | 1999-02-03 | 2000-08-04 | Mach Serdi | INTERCHANGEABLE INSERT TOOLS FOR MACHINING PROFILE SEATS |
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1997
- 1997-08-04 FR FR9710175A patent/FR2766745B1/en not_active Expired - Fee Related
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1998
- 1998-07-27 AU AU89831/98A patent/AU8983198A/en not_active Withdrawn
- 1998-07-27 WO PCT/FR1998/001662 patent/WO1999007508A1/en not_active Application Discontinuation
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| WO2000045984A1 (en) * | 1999-02-03 | 2000-08-10 | Machines Serdi | Tooling outfit with interchangeable insert for machining profiled seats |
| US6379088B1 (en) | 1999-02-03 | 2002-04-30 | Machines Serdi | Machine tool with interchangeable tip for the machining of profiled seats |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2766745B1 (en) | 1999-09-10 |
| WO1999007508A1 (en) | 1999-02-18 |
| AU8983198A (en) | 1999-03-01 |
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