FR2811249A1 - Fraise a rainurer en v, gabarit de guidage associe et leur utilisation pour la realisation de marqueterie - Google Patents
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Abstract
La fraise à rainurer 10 comporte une tête 14 à arêtes de coupe en V 16 définissant un cône de coupe et montée axialement à l'extrémité d'une tige d'entraînement 12, portant, libre en rotation, une bague de guidage 20 adjacente à la tête 14 de la fraise et présentant une face tronconique 22 d'angle égal à l'angle du cône de coupe O choisi à 90degre et positionnée sur le cône de coupe dans le prolongement direct des arêtes de coupe 16. La bague de guidage 20 est montée sur la tige 12 par l'intermédiaire de deux roulement à billes 30 et 31 et positionnée axialement sur la tige 12 entre deux butées fixes 32, 33 à l'aide d'un jeu cales annulaires 34 d'épaisseur unitaire de quelques dixièmes de millimètre.
Description
FRAISE A RAINURER EN V, GABARIT DE GUIDAGE ASSOCIE ET
LEUR UTILISATION POUR LA REALISATION DE MARQUETERIE
La présente invention concerne les fraises à rainurer à tête en V utilisables notamment en menuiserie technique ou décorative pour le travail du bois et/ou de matériaux analogues tels que, à titre d'exemples non limitatifs, les matières plastiques, les métaux et matériaux relativement (par exemple métaux non ferreux, plâtre, pierres tendres, etc..) et matériaux agglomérés et/ou les stratifiées à partir des matériaux précédents. Pour la suite du présent exposé il sera fait référence au bois et aux matériaux analogues en général sans aucun caractère limitatif pour désigner notamment tous les
matériaux présentés ci-dessus.
Les fraises à rainurer classiques comportent une tête pourvue de deux arêtes de coupe en V et montée axialement à l'extrémité d'une tige d'entraînement. Ces fraises entraînées en rotation à grande vitesse (entre 8.000 et 30.000 t/mn) sont de façons connues fixées en bout d'un flexible d'entraînement rotatif comportant un embout de préhension (ou une poignée) destiné à être saisi à la main par un opérateur ou montées sur un outil portatif appelé défonceuse à moteur électrique ou pneumatique et couramment utilisé pour le travail du bois ou encore montées sur une meuleuse droite pour le travail sur les métaux. Si le maniement de ces fraises reste relativement aisé pour les professionnels, notamment ceux du bois, il devient beaucoup plus délicat pour des utilisateurs occasionnels en général peu qualifiés et le plus souvent incapables, du fait de l'absence de guidage approprié pour la fraise de réaliser les usinages précis et/ou complexes souvent
nécessaires par exemple dans les décorations sur bois.
De même la fabrication de marqueterie ou de d'encastrement en creux par des professionnels avec le
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façonnage à la main des différentes pièces élémentaires et leur ajustage précis demandent un bon savoir faire et beaucoup de temps de réalisation. Dans la pratique, les marqueteries en bois sont le plus souvent réalisées par les professionnels à l'aide d'une machine à commande numérique dont l'utilisation ne peut intervenir qu'en installation fixe en atelier et dont l'achat représente
de plus un gros investissement.
L'invention a pour but de proposer une fraise à rainurer en V associée à des moyens de guidage, d'utilisation facilitée et peu coûteuse pour être accessible au plus grand nombre, notamment aux non-professionnels, tant
techniquement que financièrement.
A cette fin, l'invention propose une fraise à rainurer comportant une tête à arêtes de coupe en V définissant un cône de coupe et montée axialement à l'extrémité d'une tige d'entraînement, caractérisée en ce que la fraise est associée à une bague de guidage adjacente à la tête de la fraise et présentant une face tronconique d'angle égal à l'angle du cône de coupe 0 et positionnée sur le cône de coupe dans le prolongement direct des arêtes de coupe, la bague de guidage étant découplée en
rotation par rapport à la fraise.
Grâce à la configuration tronconique et à la disposition particulière du cône de la bague de guidage en continuité et en alignement avec les arêtes de coupe de la tête de la fraise, la fraise selon l'invention est susceptible d'être guidée, notamment par gabarit, pour
des dessins complexes et permet à une personne même non-
qualifiée d'usiner rapidement avec beaucoup de précision dans les trois dimensions, notamment en profondeur, une pièce de bois ou de matériaux analogues et de réaliser des travaux délicats de sculpture en creux ou en relief et/ou de marqueterie dans du bois ou dans des matériaux analogues. De plus pour des profondeurs importantes la fraise selon l'invention s'affranchit du gabarit pour prendre son appui de guidage sur la surface déjà usinée de la pièce travaillée. Cette particularité est mise à profit pour la fabrication facilitée de sculptures en creux et en relief (un même gabarit de guidage utilisé sur une seule arête chanfreinée est utilisable quelque soit la profondeur du creux ou la hauteur du relief) et de la marqueterie en profondeur réunissant les deux techniques et généralement réservée aux spécialistes et
professionnels du bois.
Selon un premier mode de réalisation de la fraise selon l'invention la bague de guidage est portée, libre en
rotation, par la tige.
Avantageusement et pour tenir compte des grandes vitesses de rotation de la fraise, la bague de guidage est montée sur la tige par l'intermédiaire d'au moins un
roulement à billes ou à aiguilles.
Avantageusement le grand diamètre de la bague de guidage est supérieur au double du diamètre de la tête de fraise et de préférence de l'ordre de 2, 5 fois le diamètre de
la tête de fraise.
Avantageusement et pour rattraper l'alignement avec les arêtes coupantes de la fraise après réaffûtage, la bague de guidage est positionnée axialement sur la tige entre deux butées fixes à l'aide d'un jeu de cales annulaires de compensation présentant une épaisseur unitaire de
quelques dixièmes de millimètre.
Selon un second mode de réalisation de la fraise à rainurer selon l'invention, la fraise fixée soit à l'extrémité d'un flexible d'entraînement rotatif, soit à l'arbre de sortie du moteur d'entraînement rotatif d'une défonceuse monté dans un bâti à coulissement axial, est associée à la bague de guidage par l'intermédiaire d'un manchon axial solidarisé respectivement soit à l'embout de préhension du flexible soit au bâti de la défonceuse, le manchon portant ladite bague de guidage à son
extrémité libre.
Avantageusement le manchon de la bague de guidage est positionné axialement par rapport à la tête de la fraise par des moyens de réglage. Selon une variante le manchon est ledit manchon est positionné axialement par rapport à la tête de la fraise par des moyens de réglage à
coulissement axial avec repérage et moyens de blocage.
selon une autre variante particulière le manchon est vissé sur le bâti de la défonceuse par l'intermédiaire
de moyens de réglage comportant une vis micrométrique.
L'invention concerne également un équipement de fraisage comportant un flexible d'entraînement rotatif ou une défonceuse équipé(e) d'une fraise à rainurer selon l'invention notamment dans ses deux modes de réalisation préférentiels à savoir une fraise avec une bague de guidage montée sur la tige la fraise ou une fraise avec bague de guidage sur un manchon solidarisé soit à l'embout de préhension du flexible rotatif soit au bâti du moteur de la défonceuse. Ainsi les fraises selon l'invention peuvent être mises en oeuvre par du matériel portatif léger électrique ou pneumatique tant en atelier qu'en chantier extérieur (par exemple pour réaliser des décorations d'extérieur de chalets en bois ou des
sculptures sur pierre).
Selon deux variantes de fraises selon l'invention, la fraise comporte une tête à arêtes réaffûtables ou une
tête à plaquette de coupe pivotante.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention l'angle du cône de coupe de la fraise est compris entre et 120 et de préférence choisi à 900. Dans la pratique l'angle de coupe est choisi en fonction des matériaux à travailler (bois, plastiques, métaux, etc..). L'invention concerne également des gabarits utilisables notamment pour le guidage d'une fraise à rainurer selon l'invention notamment dans ses deux modes de réalisation préférentiels à savoir une fraise avec une bague de guidage montée sur la tige la fraise ou une fraise avec bague de guidage sur un manchon solidarisé au bâti du moteur d'une défonceuse ou à l'embout de préhension fixe
d'un flexible rotatif.
Selon l'invention le gabarit, du type réalisé à partir d'une plaque plane découpée comportant deux faces, une face d'appui destinée à être positionnée par rapport à la pièce à travailler et une face de guidage destinée à servir d'appui de guidage pour la fraise, est caractérisé par un chanfrein sur la face de guidage, le chanfrein définissant un appui linéaire pour la bague de guidage de la fraise et présentant un angle par rapport à la normale à la face de guidage sensiblement égal à la
moitié de l'angle du cône de coupe de la fraise.
Avantageusement le chanfrein définit une bande d'appui pour la bague de guidage de la fraise selon une courbe de base correspondant à un tracé de coupe déterminé pour la fraise, le chanfrein présentant, dans le plan normal à ladite face de guidage passant par la normale à ladite courbe de base en un point courant de celle-ci, un angle par rapport à la normale à la face de guidage égal à la
moitié de l'angle du cône de coupe de la fraise.
Grâce à cette disposition particulière pour les chanfreins des gabarits, ces derniers présentent une surface d'appui adaptée à la bague de guidage et permettant un appui linéaire entre la bague et le chanfrein (tangentiellement le long d'une génératrice du cône de coupe). Ainsi les gabarits selon l'invention
permettent d'obtenir une grande précision de guidage.
Cette grande précision est mise à profit pour une
application à la fabrication de marqueterie.
De plus, ce contact d'appui linéaire ou multi-points évite l'usure prématurée du gabarit selon l'invention (en comparaison à un contact ponctuel sur l'arête de la découpe). De même dans le cas des fraises à bague de guidage montée sur la tige d'entraînement, le contact d'appui linéaire évite l'usure prématurée de la bague par son action de freinage très efficace sur cette dernière lors du premier contact de la fraise avec le gabarit (la vitesse de la fraise étant telle qu'une rotation parasite peut intervenir pendant la phase de démarrage de l'entraînement rotatif de la fraise due aux frottements internes résiduels dans les roulements malgré le découplage en rotation entre la fraise et sa
bague de guidage).
Avantageusement le gabarit est réversible et pourvu d'un chanfrein sur chacune ses deux faces. Les chanfreins
peuvent être identiques ou semblables.
Avantageusement le contour définitif de la découpe dans la plaque du gabarit est choisie de façon à rendre variable la largeur de la bande d'appui du chanfrein le long de la face de guidage chanfreinée. Cette particularité expliquée plus en détails ci-après permet de rendre beaucoup plus difficile la copie indésirable
des gabarits par une personne non autorisée.
Selon un mode de réalisation préférentiel du gabarit selon l'invention, le chanfrein se présente sous la forme d'une surface bouclée permettant deux appuis linéaires en vis-à-vis de la bague de guidage sur le gabarit, la profondeur de l'usinage pratiqué par la fraise étant contrôlée pour une épaisseur donnée du gabarit par la distance séparant deux appuis linéaires en vis à vis sur le gabarit. Cette caractéristique permet à peu de frais le contrôle du travail de la fraise dans les trois dimensions et facilite grandement la fabrication de marqueteries dans la masse incorporant des éléments d'une certaine épaisseur (le contour en relief de l'élément doit s'adapter parfaitement au logement en creux conjugué correspondant) étant fait remarquer que les marqueteries dans la masse sont de ce fait très robustes (par opposition aux marqueteries de surface conventionnelles à éléments minces et montés en surface). Bien entendu l'invention concerne également l'utilisation de la fraise selon l'invention, de préférence, mais non nécessairement, avec le gabarit à chanfrein associé, pour l'usinage en creux ou en relief du bois ou de matériaux analogues et notamment la fabrication de motifs fonctionnels techniquement ou décoratifs. Ainsi la fraise à bague de guidage sur tige d'entraînement et son gabarit de guidage associé selon l'invention constituent un outillage, d'un coût d'achat relativement modique, permettant un travail du bois, ou de matériaux analogues, rapide et précis même à la portée du non-spécialiste. De même dans le cas d'une fraise associée à une bague de guidage portée un manchon solidarisé à l'embout de préhension d'un flexible rotatif ou au bâti du moteur d'une défonceuse, le surcoût pour le flexible rotatif ou pour la défonceuse
électrique ou pneumatique reste modeste.
Par ailleurs et à titre d'exemple non limitatif, l'invention concerne également un procédé de fabrication d'une marqueterie réalisable à l'aide d'une fraise à rainurer selon l'invention notamment dans ses deux modes de réalisation préférentiels à savoir une fraise avec une bague de guidage montée sur la tige la fraise ou une fraise avec bague de guidage sur un manchon solidarisé au bâti du moteur d'une défonceuse, le procédé comportant les opérations suivantes: a) fraisage en creux d'au moins une cavité de logement dans la face plane d'un support de marqueterie en bois ou en matériau analogue; b) fraisage en relief sur un socle d'au moins un élément de marqueterie en bois ou en matériau analogue de forme conjuguée avec celle dudit logement; c) mise en place et collage des éléments de marqueterie associés à un même socle dans les logements conjugués correspondants; d) élimination par usinage approprié, tel que le rabotage, le surfaçage à la fraise cylindrique, de la base du socle des éléments de marqueterie mis en place lors de l'opération c) jusqu'à atteindre au moins la surface dudit support; e) le cas échéant répétition des opérations c) et d) si nécessaire, notamment en cas d'éléments de marqueterie de matériaux différents, jusqu'à mise en place de tous les éléments de la marqueterie; f) surfaçage final, plan ou non, de la marqueterie et de
son support et ponçage si nécessaire.
Outre leur robustesse, les marqueteries dans la masse permettent un travail en épaisseur pour obtenir des surfaces externes non planes, ce qui est très délicat à réaliser voire parfois impossible pour des marqueteries
de surface.
D'autres buts, avantages et caractéristiques de
l'invention apparaîtront à la lecture de la description
qui va suivre de deux modes de réalisation préférentiels d'une fraise à rainurer selon l'invention donnés à titre
d'exemples non limitatifs en référence aux dessins ci-
annexés dans lesquels: - la figure 1 montre une représentation schématique d'une vue de face d'un premier mode de réalisation d'une fraise selon l'invention dans laquelle la bague de guidage et ses roulements sont représentés en coupe diamétrale; - les figures 2a, 2b et 2c illustrent schématiquement trois positions de travail de la fraise de la figure 1 respectivement en surface, à mi-profondeur et en profondeur; - la figure 3 montre une vue de dessus d'un gabarit à chanfrein utilisable avec la fraise illustrée à la figure 1; - la figure 4 montre une représentation schématique de la fraise selon l'invention en association avec le gabarit de la figure 3 présenté selon la coupe AA; - la figure 5 montre une représentation schématique d'une vue de dessus d'un bandeau de marqueterie à motif de pétales et triangles; - les figures 6a et 6b représentent une vue de dessus des gabarits utilisés pour l'usinage en creux respectivement des triangles et des pétales; - les figures 7a, 7b et 7c représentent une vue de dessus des gabarits utilisés pour l'usinage en relief respectivement des pétales (fig. 7a) et des triangles (fig. 7b et 7c); la figure 8 montre une représentation schématique d'une vue en coupe selon la ligne BB de la figure 5 du bandeau de marqueterie en cours de fabrication; - les figures 9a et 9b montrent deux représentations schématiques en coupe verticale d'une défonceuse équipée de la fraise de la figure 1 respectivement au début et en fin de travail de creusement; et - les figures 10a et 0lb montrent deux représentations schématiques en coupe verticale d'une défonceuse équipée d'une fraise selon un second mode de réalisation de l'invention respectivement au début et
en fin de travail de creusement.
Selon le premier mode de réalisation de l'invention, la fraise à rainurer en V 10 illustrée à la figure 1 est basée sur une fraise conventionnelle principalement constituée d'une tige d'entraînement 12 cylindrique d'axe ZZ' destinée à être fixée à un dispositif d'entraînement en rotation à grande vitesse (entre 8.000 et 30.000 t/mn) d'un quelconque type connu non représenté (par exemple un flexible d'entraînement rotatif ou une défonceuse portative pour du travail sur bois ou des matériaux relativement tendres ou en encore une meuleuse droite pour du travail sur métal) et d'une tête de coupe 14 montée axialement à l'extrémité libre de la tige 12. La tête 14 présente des arêtes de coupe en V (en l'espèce deux arêtes 16 rapportées en carbure réaffûtables) définissant par rapport à la pointe 18 (point S) de la tête 14 un cône de coupe d'axe ZZ', de sommet S et d'angle total d'ouverture 0, en l'espèce un angle de 90 (le cône de coupe étant représenté sur la figure 1 par les génératrices SC et SC'). En d'autres termes un fraisage vertical réalisé par la fraise 10 dans une pièce à usiner horizontale creuse un cône d'angle e. L'angle du cône de coupe 0 est variable
compris entre 60 et 120 , de préférence égal à 90 .
Dans la pratique l'angle du cône de coupe est choisi en fonction des matériaux à travailler (bois, plastiques,
métaux, etc..) et du type de travail à réaliser.
La fraise selon l'invention 10 comporte de plus une bague de guidage 20 présentant un corps cylindrique 21, par exemple en alliage d'aluminium, pourvu d'une face tronconique 22 de sommet circulaire 27, adjacente à la tête de fraise 14 et présentant un angle égal à l'angle du cône de coupe 0. La bague de guidage 20 comporte un alésage central axial composé à chaque extrémité de deux portions de grand diamètre 24 et 26 séparées par un épaulement de petit diamètre 25. Comme illustrée sur la figure 1 la bague 20 est montée découplée en rotation de la tête 14 de la fraise, plus particulièrement la bague est montée libre en rotation sur la tige 12 par l'intermédiaire de deux roulements à billes avant et arrière 30, 31 disposés côte à côte dans la portion 26 et bloqués entre l'épaulement 25 et un circlip 28, tandis que la base cylindrique de la tête 14 de la fraise est logée dans la portion 24 de l'alésage central et positionnée de façon très précise avec alignement des arêtes de coupe 16 et des génératrices du cône générateur de la surface 22 de la bague de guidage 20, ce dernier coïncidant avec le cône de coupe. Dans la pratique la surface tronconique 22 se trouve en continuité et dans le prolongement direct des arêtes de coupe, l'écartement entre le bord extérieur 29 des arêtes de coupe 16 et le point en alignement correspondant sur le sommet circulaire 27 de la surface tronconique 22 étant de préférence limité au jeu fonctionnel (de l'ordre du millimètre). L'alignement de la surface tronconique 22 sur les génératrices SC et SC' est très important car il permet la poursuite du guidage de la fraise au delà du gabarit par appui direct sur les bords de la rainure en cours d'usinage (voir figures 2b et 2c), un non alignement vers l'intérieur du cône de coupe provoquerait une perte du guidage, ou pour le moins une discontinuité du guidage, en cas de poursuite du creusement au delà, et un non alignement de la surface tronconique 22 vers l'extérieur du cône de coupe provoquerait la venue en butée du sommet 27 sur la surface de la pièce à travailler et l'arrêt du creusement. De la même façon, pour éviter les problèmes de non alignement évoqués ci-dessus la surface tronconique 22 doit être exempte de tout ressaut ou épaulement se projetant vers l'extérieur du cône de coupe; en particulier aucun ressaut ou épaulement vers l'extérieur du cône de coupe ne doit être interposé entre la surface tronconique 22 de la bague de guidage
et la tête 14 de la fraise.
Avantageusement le grand diamètre de la bague de guidage (le diamètre du corps cylindrique 21) est choisi supérieur au double du diamètre de la tête 14 de la fraise, en l'espèce et de préférence de l'ordre de 2,5 fois le diamètre de la tête de fraise. La position axiale relative de la tête de fraise 14 et de la bague de guidage 20 est donnée par deux butées fixes en l'espèce deux circlips 32 et 33 montés sur la tige 12 de part et d'autre des roulements 30 et 31. Il est de plus avantageux lorsque la fraise est montée neuve de placer (comme illustré sur la figure 1) un jeu de cales annulaires de compensation 34 de quelques dixièmes de millimètre d'épaisseur entre l'avant du roulement avant 30 et le circlip 32. Ces cales 34 seront progressivement déplacées et positionnées entre le circlip démontable 33 et l'arrière du roulement arrière 31 lors d'un remontage de la tête de fraise après réaffûtage des arêtes de coupe 16 pour avancer d'autant la tête de fraise 14 et réaligner les arêtes de coupe 16 et la surface conique 22 de la bague de guidage 20 de façon à compenser l'épaisseur de matière perdue par les arêtes de coupe 16 par suite d'usure et de réaffûtage. Il est à remarquer qu'en variante (non représentée) l'épaulement 25 interne à l'alésage central est remplacé par un circlip monté sur la bague en vis à vis du circlip 32 pour maintenir
en place les roulements 30 et 31.
A titre d'exemple non limitatif, les fraises à rainurer en V selon l'invention ont un diamètre compris entre 6 et 25 mm avec un diamètre de bague de guidage compris entre 15 et 65 mm. Cette particularité permet à la surface conique 22 de la bague de guidage 20 en fin du guidage sur le gabarit (voir figure 2b) d'être en appui simultané sur le gabarit (par sa partie supérieure) et les bords de la rainure en cours de taille (par sa
partie inférieure).
Dans une autre variante (non représentée) des fraises selon l'invention la tête de la fraise porte une plaquette en carbure de forme carrée ou losange (avec des angles de cône de coupe normalisés à 90 ou à 72 ) non réaffûtable mais réorientable par pivotement. Après usure de deux premières arêtes utilisées de la plaquette celle-ci est pivotée pour mettre en service les deux
dernières arêtes non usagées.
Les figures 2a, 2b et 2c illustrent les deux modes principaux d'utilisation de la fraise 10 selon l'invention, le mode à profondeur de coupe contrôlée par gabarit(s) à deux appuis (figures 2a et 2b) et le mode à gabarit " d'amorçage " à un seul appui pour l'usinage en
profondeur (figure 2c).
Les figures 2a et 2b montrent une pièce à usiner 50, par exemple en bois, à surface plane 51 sur laquelle reposent deux gabarits 52 et 53 disposés en miroir symétriquement par rapport à la fraise 10 et en l'espèce chanfreiné chacun sur sa face supérieure selon un angle de 45 (correspondant à la moitié de l'angle du cône de coupe 0 de la fraise 10). Dans la figure 2a l'espacement des deux chanfreins 54 et 55 sur lesquels vient prendre appui la surface conique 22 de la bague de guidage 20 est minimum et tel que la pointe 18 de la tête de fraise 14 vient effleurer la surface à usiner 51 (une rotation d'entraînement de la fraise n'ayant pas d'effet de creusement) tandis que l'arête inférieure 55' et 54' des chanfreins 55 et 54 vient coïncider avec le sommet 2? de la surface tronconique 22 de la bague de guidage 20. En cas d'augmentation de l'espacement entre les deux gabarits 52, 53 (par recul du gabarit 52) pour leur faire prendre la position illustrée sur la figure 2b, la tête 14 de la fraise mise en rotation commencera à creuser la pièce à usiner 50 guidée par le contact d'appui linéaire entre le chanfrein 55 et la surface conique 22 de la bague 20 (le contact d'appui courant le long d'une génératrice 23 de la surface conique 22). Le creusement se poursuivra jusqu'au contact d'appui entre la bague 20 et le chanfrein 54 du gabarit 52, le contrôle de l'espacement des deux gabarits 53 et 52 conditionnant la profondeur du creux 56 (et de la rainure correspondante) dans la pièce de bois 50. Il est à noter que l'espacement est suffisamment important pour que la partie voisine du sommet 27 de la bague de guidage 20 commence à s'appuyer sur les bords latéraux de la rainure 56, la hauteur de la surface tronconique 22 étant légèrement supérieure à la profondeur de coupe
de la fraise (c.à.d. au rayon de la tête de fraise).
En cas d'élimination du gabarit 52 (voir figure 3) le creusement se poursuivra, même après perte de contact entre la bague de guidage 20 et le chanfrein 55 du gabarit 53 (qui a terminé sa fonction " d'amorçage "), par contact de guidage de la bague de guidage 20 avec la
surface latérale 57 déjà usinée de la rainure 56.
Ainsi la fraise selon l'invention en s'affranchissant de son gabarit " d'amorçage ", permet des tailles en creux ou en relief sans limitation de profondeur liée aux dimensions des gabarits. Il est à noter que la présence de chanfrein n'est pas obligatoire pour ces tailles et qu'un résultat similaire pourrait être obtenu (avec une précision moindre cependant) avec des gabarits 52' et 53' à flanc droit sans chanfrein et perpendiculaire aux faces du gabarit (illustrés en tirets sur les figures 2a, 2b et 2c) par guidage ponctuel de la bague 20 sur les arêtes des faces supérieures des gabarits 52' et 53' positionnées par rapport à la surface à usiner à la hauteur de l'arête inférieure 55' et 54' des chanfreins
55 et 54.
A titre d'exemple non limitatif, l'épaisseur des gabarits 52 et 53 (utilisés avec une fraise en V à 90 de 14 mm de diamètre) est de l'ordre de 10 à 14 mm avec
un chanfrein compris entre 2 et 4 mm.
Bien évidemment sans sortir du cadre de l'invention les deux gabarits 52 et 53 sont remplacés par un gabarit unique pourvu d'une ouverture allongée (ou entaille traversante) de largeur variable comme par exemple le gabarit de la figure 3. De même les deux gabarits à flanc droit 52' et 53' sont remplacés par un seul gabarit à entaille traversante et à flanc droit. Dans les deux cas la largueur de l'entaille conditionnant l'éloignement des deux zones d'appui (ou des deux points d'appui) en vis à vis pour la bague de guidage permet de contrôler la profondeur de la taille. Une illustration d'un tel gabarit à entaille à flanc droit et à largueur variable est donnée aux figures 9a, 9b et 10a, 0lb décrites ci- après montrant l'utilisation d'une défonceuse dans les équipements de fraisage selon les
deux modes de réalisation préférentiels de l'invention.
Les figures 9a et 9b montrent une défonceuse 100 équipée de la fraise 10 à bague de guidage 20 à surface tronconique 22 et montée sur la tige 12. La défonceuse comporte un bâti 102 abritant un moteur d'entraînement rotatif 104 électrique ou pneumatique et monté en coulissement axial sur un socle 106 constitué d'une embase annulaire 108 portant au moins deux colonnes de coulissement 110 pour le bâti 102 et se projetant perpendiculairement à l'embase 108. L'arbre de sortie 111 du moteur, disposé parallèlement aux colonnes , porte une pince de fixation 114 adaptée à recevoir et solidariser en rotation la tige 12 de la fraise 10 en alignement axial avec l'arbre 111. L'embase 108 repose sur un gabarit " double appui " 109 posé sur la surface plane d'une pièce de bois 112 à creuser et entaillée d'une ouverture 116 à largueur variable. Dans ces conditions le travail de creusement de la fraise 10 est perpendiculaire à la pièce de bois 112 sous l'action de l'opérateur qui exerce une force axiale par l'intermédiaire des poignées latérales 115 prévues sur le bâti 102 tendant à rapprochercelui-ci de l'embase 108. La figure 9a montre la fraise 10 en début de travail, la pointe de la tête 14 en contact avec la face plane de la pièce 112 et la surface tronconique 22 de la bague de guidage 20 en double appui sur les arrêtes en vis à vis des bords à flanc droit de l'ouverture 116 montrée dans sa largeur minimale. La figure 9b montre la fraise 10 en fin de travail la bague 20 en appui de travail sur les bords en V de la rainure 118 creusée dans la pièce de bois 112, l'ouverture 116 présentant
alors une grande largeur.
Les figures 10a et lOb montrent une défonceuse 120 très proche de la défonceuse 100 également équipée d'une fraise à rainurer 121 associée à une bague de guidage 122, l'agencement correspondant représentant un second mode de réalisation de l'invention assez proche du
premier et dont la description ne sera reprise en
détails étant entendu que, sauf mentions particulières données ci-après, les éléments identiques ou similaires et/ou les caractéristiques techniques communes décrits pour la fraise 10 et défonceuse 100 sont applicables à la fraise 121 et la défonceuse 120 et représentés sur les figures 10a et 10b avec les mêmes références numériques que celles utilisées pour la fraise 10 et la défonceuse 100. La différence essentielle entre les deux agencements d'équipement de fraisage à fraise à rainurer guidée par une bague à surface tronconique réside dans le fait que dans le second agencement illustré aux figures 10a et 0lb la bague de guidage 122 n'est plus montée sur la tige d'entraînement 123 de la fraise 121 (par ailleurs identique à la fraise 10 sans sa bague de guidage 20) mais portée par l'extrémité libre d'un manchon 124, par exemple en aluminium, lui-même vissé sur une projection annulaire 125 du bâti 102 coaxiale à l'arbre de sortie 111 du moteur d'entraînement rotatif 104. La bague 122 présente une face tronconique 126 de sommet circulaire, adjacente à la tête 128 de fraise et présentant un angle égal à l'angle du cône de coupe 0 de la fraise 121 choisi en l'espèce à 90 . La tête 128 de la fraise est positionnée de façon très précise avec alignement des arêtes de coupe 130 et des génératrices du cône générateur de la surface 126 de la bague de guidage 122, ce dernier coïncidant avec le cône de coupe. Pour parfaire et maintenir cet alignement et tenir compte des tolérances de montage de la fraise 121 dans la pince 114 et de l'usure éventuelle des arêtes de coupe 130 de la fraise 121, la position du manchon 124 est réglable en hauteur par rapport à la projection 125 du bâti à l'aide d'une vis micrométrique 132 convenablement freinée par tout moyen mécanique connu (non représenté), par exemple une vis de blocage en laiton. Sans sortir du cadre de l'invention le réglage à vis micrométrique peut être remplacé par un réglage (non représenté) par guidage à coulissement axial le long de la projection axiale 25
avec repérage et moyens de blocage appropriés.
Le fonctionnement l'équipement de fraisage constitué par la défonceuse 120 équipée de la fraise 121 et du manchon 124 à bague de guidage tronconique 122 est identique à celui précédemment décrit pour la défonceuse 100 équipé de la fraise 10 et ne sera pas décrit à nouveau. Il est à noter simplement que la bague de guidage 122 est fixe en rotation par rapport au bâti 102 et totalement
découplée en rotation de la fraise 121.
Il est à remarquer que le manchon 124 à bague de guidage tronconique 122 est interchangeable selon le diamètre et l'angle du cône de coupe 0 de la fraise à rainurer associée. Par ailleurs sans sortir du cadre de l'invention la bague de guidage 122 peut être réalisée soit, en l'espèce, d'une seule pièce avec le manchon 124, soit, en variante non représentée, en une pièce séparée fixée de façon amovible ou non sur le manchon 124. Bien entendu il est possible sans sortir du cadre de l'invention de fixer le manchon axial 124 portant la bague de guidage 122 sur l'embout de préhension d'un flexible d'entraînement rotatif à l'extrémité duquel est
fixée la fraise 121 ou au bâti d'un meuleuse droite.
Les figures 3 et 4 illustrent la réalisation d'un gabarit chanfreiné dont le principe a déjà été présenté ci-avant et qui permet d'obtenir des tailles en creux ou en relief de très grande précision. A titre d'exemple le gabarit 62 vu de dessus sur la figure 3 est destiné à la réalisation d'un " pétale " stylisé, figure bien connue des motifs de décoration tels que la rosace ou le bandeau de la figure 5. Ce gabarit 62 réalisé dans une plaque plane à faces parallèles découpée selon une ouverture fermée ou découpe 68 repose par sa face inférieure 63 sur la surface plane 61 de la pièce de bois 60 à usiner. Le gabarit 62 présente autour de la découpe 68 à partir de face supérieure 64 du gabarit ou face de guidage un chanfrein 66 définissant une surface en bande bouclée sur laquelle vient en appui (simple ou double) la surface conique 22 de la fraise 10
(représentée très schématiquement sur la figure 4).
Sur la figure 3, la courbe 65 ou courbe de base représente la limite de l'entaille pratiquée par la fraise 10 dans la pièce 60 dans le plan de la surface 61 (correspondant en réalité au contour du " pétale " à creuser ou à tailler) et de ce fait correspond à l'arête théorique du chanfrein 66 sur la face inférieure 63 du gabarit 62 (le point courant P de la courbe 65 est
effleuré par la pointe 18 de la tête 14 de la fraise).
La courbe 67 ou courbe de guidage représente l'arête réelle du chanfrein 66 sur la face supérieure 64 du gabarit 62 (le point courant P' étant situé sur la droite normale AA au point P à la courbe 65 (en d'autres termes la droite AA est perpendiculaire à la tangente 70 en P à la courbe de base 63). De plus l'inclinaison i de la droite PP' définissant la génératrice de guidage (ou génératrice d'appui) pour la bague 20 de la fraise par rapport à la droite normale Nz en P par rapport aux plans des faces 63 et 64 est égale à la moitié de l'angle du cône de coupe 0, soit en l'espèce i= 0/2= 45 . Dans la pratique pour des motifs complexes les courbes de base sont numérisées et les courbes de guidage calculées et tracées à l'ordinateur ainsi que la bande de guidage du gabarit, celui-ci étant ensuite découpé et chanfreiné par une machine à commande numérique du type à jet d'eau ou par défonçage, étant entendu que l'utilisateur final non-professionnel pourra acquérir un gabarit chanfreiné prêt à l'emploi sans se soucier de le calculer et de le fabriquer. Dans certains cas l'utilisateur final pourra soumettre au fabricant autorisé de gabarit un tracé de courbe de base et se
faire fabriquer un gabarit personnalisé.
Par ailleurs le contour définitif 69 (de point courant P'') de la découpe droite 68 dans la plaque du gabarit 62 est repris et choisi selon une courbe sinueuse quelconque entre les courbes de base 65 et de guidage 67 de façon à rendre variable, mais suffisante pour le guidage, la largeur P'P'' de la bande d'appui du chanfrein 66 courant le long de la face de guidage chanfreinée 64, l'appui linéaire étant alors réalisé au départ du creusement le long de la portion de génératrice G définie par le segment P'P''. Cette particularité de chanfrein à largeur variable a pour but de rendre beaucoup plus difficile la copie indésirable
des gabarits par une personne non autorisée.
Le creusement du " pétale " par la fraise 10 à l'aide du gabarit 62 dans la pièce 60 se fait très facilement en suivant le gabarit. A chaque point courant P de la courbe de base 65 correspond un point Pc en vis à vis du point P par rapport à l'axe de symétrie S'S'' de la courbe de base 65 et un appui linéaire conjugué Gc, la distance G-Gc prise sur la face de guidage 64 conditionnant la profondeur du creusement. On obtient en l'espèce un creux ayant pour base la courbe 65 et un fond à arête dorsale 70 (en pointillé sur la figure 3) en forme d'arc courbe à projection rectiligne reliant les sommets S' et S'' de la courbe 65 et dont la profondeur maximale est située au point médian 73 de l'arête 70 correspondant à l'espacement maximal des deux portions du chanfrein 66 définissant les génératrices d'appui permettant un double appui (sur le chanfrein ou sur les bords de l'entaille) à la bague de guidage 20 de la fraise, la distance des portions de deux génératrices d'appuis Gm et Gcm, notamment des points M et Mc situés sur la courbe de guidage 67 (sur la face de guidage 64)
étant maximale.
Il est à noter qu'il est possible de tailler un gabarit sur ses deux faces soit pour modifier l'angle de cône de coupe de la fraise et proposer un gabarit adapté à deux type de fraises (par exemple d'angle 0 = 90 et 0 = 72 ) soit pour proposer un gabarit à angle unique réversible, symétrique ou non par rapport au plan médian entre les faces 63 et 64. En cas d'asymétrie on obtient deux motifs en creux (ou en relief) de dimensions
différentes, notamment en profondeur, mais homothé-
tiques. Par exemple en cas de retournement du gabarit 62 taillé en double face selon une découpe P'P''P''' (illustrée en pointillé à la figure 4) le point P'' sera rapproché de la surface 61 pour donner une nouvelle courbe de base semblable mais extérieure à la courbe 67, le nouveau " pétale " sera plus grand et plus creux que le précédent. Il est à noter par ailleurs que les gabarits chanfreinés sont également utilisables avec d'autres fraises que les fraises à rainurer selon l'invention. Ainsi sans sortir du cadre de l'invention, la fraise à rainurer selon l'invention notamment dans ses deux modes de réalisation préférentiels à savoir une fraise avec une bague de guidage montée sur la tige la fraise ou une fraise avec bague de guidage sur un manchon solidarisé au bâti du moteur d'une défonceuse ou à l'embout de préhension d'un flexible d'entraînement rotatif, est utilisée de préférence, mais non nécessairement, avec le gabarit à chanfrein associé décrit ci-avant, pour l'usinage en creux ou en relief du bois ou de matériaux analogues et notamment la fabrication de motifs fonctionnels techniquement ou décoratifs y compris les encastrements en creux et en relief et les marqueteries qui impliquent la réalisation et l'assemblage d'éléments
conjugués en creux et en relief.
En particulier et de façon non limitative, l'invention concerne également un procédé de fabrication d'une marqueterie réalisable à l'aide d'une fraise à rainurer selon l'invention notamment dans ces deux modes de réalisation préférentiels à savoir une fraise avec une bague de guidage montée sur la tige la fraise ou une fraise avec bague de guidage sur un manchon solidarisé au bâti du moteur d'une défonceuse ou à l'embout de préhension d'un flexible d'entraînement rotatif, le procédé comportant les opérations suivantes: a) fraisage en creux d'au moins une cavité de logement dans la face plane d'un support de marqueterie en bois ou en matériau analogue; b) fraisage en relief sur un socle d'au moins un élément de marqueterie en bois ou en matériau analogue de forme conjuguée avec celle dudit logement; c) mise en place et collage des éléments de marqueterie associés à un même socle dans les logements conjugués correspondants; d) élimination par usinage approprié, tel que le rabotage, le surfaçage à la fraise cylindrique, de la base du socle des éléments de marqueterie mis en place lors de l'opération c) jusqu'à au moins atteindre la surface dudit support; e) le cas échéant répétition des opérations c) et d) si nécessaire, notamment en cas d'éléments de marqueterie de matériaux différents, jusqu'à mise en place de tous les éléments de la marqueterie; f) surfaçage final, plan ou non, de la marqueterie et
ponçage si nécessaire.
La figure 5 illustre à titre d'exemple non limitatif un bandeau en marqueterie réalisé sur un support de bois 80 en mettant en oeuvre le procédé ci-dessus, la marqueterie apparaissant sur la face 81 du support 80 comportant un motif basé sur des pétales 82 et des triangles 83 respectivement usinés au préalable dans des socles en bois, ou autre matériau analogue, d'aspect visuel (couleur, grain etc..) différent de celui du support 80. La première opération consiste à creuser à la fraise 10 ou 121 dans le support 80 tous les logements 80' destinés à recevoir les éléments " pétales " à l'aide du gabarit 84 illustré en réduction sur la figure 6b, puis tous les logements destinés à recevoir les éléments " triangles " 80'' à l'aide du gabarit 85 illustré en réduction sur la figure 6a. Pour ces deux gabarits 84, la courbe extérieure 84',85' représente la courbe de guidage sur la face supérieure du gabarit tandis que la courbe intérieure 84'',85'' représente la courbe de base correspondant aux limites en surface des éléments de la marqueterie. La seconde opération, qui peut être inversée avec la première, consiste à tailler à la fraise 10 ou 121 dans un premier socle en bois 90 tous les éléments " pétales " 90' en relief conjugués aux logements 80' à l'aide du gabarit 86 illustré en réduction sur la figure 7a puis tous les éléments " triangles " à l'aide des gabarits 87 et 88 illustrés en réduction sur les figures 7b et 7c. Pour ces trois gabarits la courbe extérieure 86', 87', 88' représente la courbe de guidage sur la face supérieure du gabarit tandis que la portion de la courbe intérieure montrée en trait plein 86'',87'', 88'' représente le côté de la courbe de base effectivement taillé à l'aide du gabarit correspondant et appartenant
aux limites en surface des éléments de la marqueterie.
Par exemple le gabarit 86 dans la position illustrée sur la figure 7a permet la réalisation en relief d'un seul côté 86'' du " pétale ", le second côté (représenté en pointillé) étant réalisé après avoir effectuer une rotation à plat de 180 du gabarit 86 autour de l'axe vertical du " pétale ". De même le gabarit 87 permet la réalisation en relief du côté rectiligne 87'' du " triangle ", les côtés courbes 88'' étant réalisés à l'aide du gabarit 88 avec une rotation à plat du gabarit
88 de 120 autour de l'axe vertical du " triangle ".
On utilisera de préférence pour la marqueterie des gabarits à chanfrein selon l'invention mais pas obligatoirement. Il est à noter que pour les gabarits illustrés aux figures 6a,6b,7a,7b et 7c les chanfreins n'ont pas été représentés pour ne pas surcharger les figures. La troisième opération consiste en la mise en place et au collage des éléments de marqueterie 90' associés à un même socle 90 dans les logements 80' conjugués correspondants du support 80. La quatrième opération consiste en l'élimination par usinage approprié, tel que le rabotage, le surfaçage à la fraise cylindrique, de la base du socle 90 des éléments de marqueterie 90' mis en place lors de l'opération précédente jusqu'à au moins atteindre la surface du support 80 (voir à la figure 8 la ligne en tirets). Les troisième et quatrième opérations seront répétées pour les éléments " triangles " de la marqueterie associé au second socle (non représenté), jusqu'à mise en place de tous les
éléments de la marqueterie sur le support 80.
La marqueterie est terminée par un surfaçage final, plan ou non, de la marqueterie et de son support 80 et par un ponçage si nécessaire, étant fait remarquer que le surfaçage non plan est possible du fait de la structure
de la marqueterie dans la masse.
Claims (19)
1. Fraise à rainurer (10,121) comportant une tête (14,128) à arêtes de coupe en V (16,130) définissant un cône de coupe et montée axialement à l'extrémité d'une tige d'entraînement (12,123), caractérisée en ce que ladite fraise est associée à une bague de guidage (20,122) adjacente à la tête (14,128) de la fraise et présentant une face tronconique (22,126) d'angle égal à l'angle du cône de coupe 0 et positionnée sur le cône de coupe dans le prolongement direct desdites arêtes de coupe, la bague de guidage (20,122) étant découplée en
rotation par rapport à la fraise.
2. Fraise à rainurer (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite bague de guidage (20) est
portée, libre en rotation, par la tige (12).
3. Fraise (10) selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite bague de guidage (20) est montée sur la tige (12) par l'intermédiaire d'au moins un roulement à
billes (30,31) ou à aiguilles.
4. Fraise (10) selon l'une des revendications 2 et 3,
caractérisée en ce que ladite bague de guidage (20) est positionnée axialement sur la tige (12) entre deux butées fixes (32,33) à l'aide d'un jeu de cales annulaires (34) de compensation présentant une épaisseur
unitaire de quelques dixièmes de millimètre.
5. Fraise à rainurer (121) selon la revendication 1, fixée soit à l'extrémité d'un flexible d'entraînement rotatif soit à l'arbre de sortie (111) du moteur d'entraînement rotatif (104) d'une défonceuse monté dans un bâti (102) à coulissement axial, caractérisée en ce que ladite fraise (121) est associée à ladite bague de guidage (122) par l'intermédiaire d'un manchon (124) axial solidarisé respectivement soit à l'embout de préhension dudit flexible soit audit bâti (102) de la défonceuse, ledit manchon portant ladite bague de
guidage (122) à son extrémité libre.
6. Fraise selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit manchon (124) est positionné axialement par rapport à la tête de la fraise (128) par des moyens de réglage (132)
7. Fraise selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit manchon (124) est positionné axialement par rapport à la tête de la fraise (128) par des moyens de réglage (132) à coulissement axial avec repérage et
moyens de blocage.
8. Fraise selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit manchon (124) est vissé sur le bâti (102) de la défonceuse par l'intermédiaire de moyens de réglage
comportant une vis micrométrique (132).
9. Fraise selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que le grand diamètre de la bague de guidage (20,122) est supérieur au double du diamètre de la tête (14,128) de la fraise et de préférence de
l'ordre de 2,5 fois le diamètre de la tête de la fraise.
10. Fraise selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle comporte une tête (14,128) à arêtes réaffûtables (16,130) ou une tête à plaquette de
coupe pivotante.
11. Fraise selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que l'angle du cône de coupe 0 de la fraise (10, 121) est compris entre 60 et 120 et de
préférence choisi à 90 .
12. Equipement de fraisage comportant soit un flexible d'entraînement rotatif soit une défonceuse équipé(e) d'une fraise à rainurer avec une bague de guidage montée
sur la tige la fraise selon l'une des revendications 1 à
4 éventuellement combinées aux revendications 9 à 11 ou
équipé(e) d'une fraise à rainurer et d'une bague de guidage montée sur un manchon solidarisé soit à l'embout de préhension du flexible rotatif soit au bâti du moteur
de la défonceuse selon l'une des revendications 5 à 8
éventuellement combinées aux revendications 9 à 11.
13. Gabarit utilisable pour le guidage d'une fraise
selon l'une des revendications 1 à 11, ledit gabarit
(62) étant du type réalisé à partir d'une plaque plane découpée comportant deux faces, une face d'appui (63) destinée à être positionnée par rapport à la pièce à travailler (60) et une face de guidage (64) destinée à servir d'appui de guidage pour la fraise (10,121), le gabarit (62) étant caractérisé par un chanfrein (66) sur la face de guidage (64), ledit chanfrein (66) définissant un appui linéaire pour ladite bague de guidage (20,122) de la fraise et présentant un angle par rapport à la normale à ladite face de guidage (64) sensiblement égal à la moitié de l'angle du cône de
coupe 0 de la fraise.
14. Gabarit selon la revendication 13 caractérisé en ce ledit chanfrein (66) définit une bande d'appui pour ladite bague de guidage (20,122) de la fraise selon une courbe de base (65) correspondant à un tracé de coupe déterminé pour la fraise (10,121), ledit chanfrein (66) présentant, dans le plan normal à ladite face de guidage (64) passant par la normale à ladite courbe de base (65) en un point courant de celle-ci, un angle par rapport à la normale à ladite face de guidage égal à la moitié de
l'angle du cône de coupe 0 de la fraise.
15. Gabarit selon l'une des revendications 13 et 14
caractérisé en ce qu'il est réversible et pourvu d'un
chanfrein sur chacune ses deux faces.
16. Gabarit selon l'une des revendications 13 à 15
caractérisé en ce que le contour définitif (69) de la découpe (68) dans ladite plaque du gabarit (62) est choisie de façon à rendre variable la largeur de la bande d'appui du chanfrein (66) le long de la face de
guidage (64) chanfreinée.
17. Gabarit selon l'une des revendications 13 à 16,
caractérisé en ce que ledit chanfrein (66) se présente sous la forme d'une surface bouclée permettant deux
appuis linéaires pour la bague de guidage (20) en vis-à-
vis sur le gabarit (62), la profondeur de l'usinage pratiqué par la fraise 10 étant contrôlée pour une épaisseur donnée du gabarit (62) par la distance séparant les deux appuis linéaires en vis à vis sur le
gabarit.
18. Utilisation d'une fraise (10,121) selon l'une de
revendications 1 à 11 avec ou sans le gabarit selon
l'une des revendications 13 à 17 pour l'usinage en creux
ou en relief du bois ou de matériaux analogues et notamment la fabrication de motifs fonctionnels
techniquement ou décoratifs.
19. Procédé de fabrication d'une marqueterie réalisable
à l'aide d'une fraise selon l'une des revendications 1 à
11, le procédé comportant les opérations suivantes: a) fraisage en creux d'au moins une cavité de logement (80',80'') dans la face plane (81) d'un support (80) de marqueterie en bois ou en matériau analogue; b) fraisage en relief sur un socle (90) d'au moins un élément de marqueterie (90') en bois ou en matériau analogue de forme conjuguée avec celle dudit logement
(80');
c) mise en place et collage des éléments de marqueterie (90') associés à un même socle (90) dans les logements (80') conjugués correspondants; d) élimination par usinage approprié, tel que le rabotage, le surfaçage à la fraise cylindrique, de la base du socle (90) des éléments (90') de marqueterie mis en place lors de l'opération c) jusqu'à atteindre au moins la surface (81) dudit support (80); e) le cas échéant répétition des opérations c) et d) si nécessaire, notamment en cas d'éléments de marqueterie de matériaux différents, jusqu'à mise en place de tous les éléments de la marqueterie; f) surfaçage final, plan ou non, de la marqueterie et
ponçage si nécessaire.
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|---|---|---|---|
| FR0008837A FR2811249B1 (fr) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | Fraise a rainurer en v, gabarit de guidage associe et leur utilisation pour la realisation de marqueterie |
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