FR2837732A1 - Fraise a plaquettes de coupe amovible pour usinage a tres grande vitesse - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une fraise à plaquettes de coupe amovibles comportant une coupe (1) présentant au moins deux goujures (4, 5) comportant chacune un logement (4', 5') dont le fond fait avec l'axe longitudinal (X) du corps un angle d'hélice γα non nul, une plaquette de coupe (6, 7) étant fixée de manière amovible dans chaque logement et comportant une portion de pointe (12) débouchant sur la face frontale du corps et une arête de coupe principale (10) débordant le long du bord latéral externe de la goujure, les plaquettes de coupe se présentant sous la forme générale d'un parallélogramme dont les deux grands côtés formant deux arêtes de coupe principales (10) et les deux petits côtés formant deux arêtes de coupe secondaires (11), la portion en pointe (12) étant définie entre chaque arête principale et chaque arête secondaire,caractérisée par le fait que chaque plaquette de coupe (6, 7) est retenue dans le logement correspondant (4', 5') à l'encontre des forces centrifuges, par un épaulement formé dans le fond dudit logement et qui coopère avec la surface radialement interne (15) d'une cavité (14) ménagée dans la face inférieure (13) de ladite plaquette.
Description
ce qu'elle est obtenue par le procédé selon la revendication 1 ou 2.
L' invention concerne une fraise à plaquettes de coupe amovibles, dite fraise " de pocketing ", ainsi qu'aux plaquettes de
coupe destinées à être utilisées avec cette fraise.
Ce type de fraise dite " de pocketing " permet, en plus du rainurage et du contournage conventionnelles, la pénétration dans la pièce à usiner par la combinaison de son déplacement axial et du mouvement de la pièce selon au moins un des axes de déplacement de
la table ou de la broche port-outil.
Le fait d'utiliser des plaquettes de coupe amovibles, fixées par l Odes moyens mécaniques sur le corps de la fraise, facilite la réparation de la fraise en cas de casse ou d'usure de la plaquette par rapport aux
fraises hélicoïdales à plaquettes brasces.
EP 0 239 045, qui représente l'état de la technique le plus proche de l'invention, dévoile une fraise à plaquettes de coupe l 5amovibles comportant un corps (1) présentant au moins deux goujures (4, S) comportant chacune un logement dont le fond fait avec l'axe longitudinal du corps un angle d'hélice non nul, une plaquette de coupe (6, 7) étant fixée de manière amovible dans chaque logement et comportant une portion de pointe (12) débouchant sur la face frontale du corps et une arête de coupe principale (10) débordant le long du bord latéral externe de la goujure, les plaquettes de coupe se présentant sous la forme générale d'un parallélogramme, les deux grands côtés formant deux arêtes de coupe principales (10) et les deux petits côtés formant deux arêtes de coupe secondaires (11), la portion en pointe (12) étant définie entre chaque arête principale et chaque
arête secondaire.
Dans ce document, la face inférieure de la plaquette opposée à la face comportant les arêtes de coupe est plane et maintenue en appui sur la fond du logement au moyen de deux vis, de telle sorte que l'une de ces vis tende à pousser la plaquette dans l'angle du logement et l'autre, perpendiculairement à l'axe longitudinal de ladite plaquette,
contre la paroi latérale interne dudit logement.
Cette vis supporte ainsi un effort dirigé radialement vers
l'extérieur lorsque la fraise n'est pas en rotation.
Lorsque la fraise est en rotation, la plaquette est soumise à des forces centrifuges qui sont reprises par les têtes de vis et qui sont proportionnelles à la masse de la plaquette et au carré des vitesses de rotation. Ce mode de fixation des plaquettes sur le corps de la fraise donne entière satisfaction lorsque la fraise est montée sur une machineoutil traditionnelle dont la vitesse de rotation de la broche est au plus égale à 7000 tours par minute et dont l'avance de la table
peut atteindre 4 mètres par minute.
Or, les nécessités d' augmentation de productivité conduisant à augmenter le volume de matière enlevoe par minute par utilisation d'une fraise montée sur une machine-outil de nouvelle génération dont la vitesse de rotation est comprise entre 24000 et 40000 tours par minute et dont l'avance de la table est comprise entre 20 et 60 mètres
par minute.
On conçoit qu'avec de telles vitesses de rotation, la force centrifuge appliquée sur une plaquette peut atteindre presque 36 fois la force centrifuge appliquce sur une plaquette d'une fraise montée
sur une machine-outil traditionnelle.
Cette augmentation considérable de la force centrifuge encaissoe par les vis de fixation peut entrâîner une rupture de la liaison et un échappement d'une plaquette. Ceci peut causer des
accidents graves de personnel.
Partant de cet état de la technique, l'invention s'est donné pour but de proposer des moyens de maintien des plaquettes dans leur logement qui évitent l'éjection desdites plaquettes sous l'action des
forces centrifuges.
L'invention atteint son but par le fait que chaque plaquette de coupe est retenue dans le logement correspondant, à l'encontre des forces centrifuges, par un épaulement formé dans le fond dudit logement et qui coopère avec la surface radialement interne d'une
cavité ménagée dans la face inférieure de ladite plaquette.
Avantageusement l'épaulement est constitué par la face latérale radialement interne d'un tenon et la cavité est réalisée sous la forme
d'une mortaise.
De prétérence, les faces latérales du tenon sont disposces dans des plans sensiblement parallèles à l'axe longitudinal du corps. Le tenon est positionné de telle manière que la mortaise s'étend dans le plan longitudinal médian de la plaquette et la mortaise est de
préférence ouverte à ses deux extrémités.
Chaque plaquette de coupe est fixée de manière amovible sur le corps au moyen de deux vis coopérant avec deux orifices décentrés pratiqués dans cette plaquette. Afin que l'épaulement soit positivement en appui contre la face radialement interne de la cavité, en toutes circonstances, les orifices sont décentrés par rapport aux vis, de telle manière que l'une au moins des vis sollicite la plaquette de coupe radialement vers
1 0 l'extérieur.
Pour permettre l'inversion des arêtes de coupe principales et secondaires lors du montage de la plaquette, les orifices sont centrés dans le plan médian de la plaquette, et les vis sont ancrées dans les alésages ménagés dans le corps et excentrés radialement vers
l'extérieur par rapport au plan médian du tenon.
L' invention concerne également une plaquette destinée à être utilisce avec la fraise selon l'invention, caractérisée par le fait qu'elle présente la forme générale d'un parallélogramme dont les deux grands côtés forment deux arêtes de coupe principales et les deux petits côtés deux arêtes de coupe secondaires, une portion en pointe étant définie entre chaque arête principale et chaque arête secondaire, et par le fait qu'elle présente sur sa face inférieure opposée aux arêtes de coupe une cavité dont une p aroi latérale est susceptible de co op érer avec un
épaulement du corps de fraise.
Avantageusement la plaquette est caractérisée par le fait que ladite cavité se présente sous la forme d'une mortaise qui s'étend dans le plan longitudinal médian de ladite plaquette, et est ouverte à ses
deux extrémités.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention
ressortiront à la lecture de la description suivante, faite à titre
d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue générale en perspective d'une fraise selon l'invention avec des plaquettes de coupe amovibles; les figures 2 et 4 sont des vues latérales, selon deux positions différentes, de la fraise selon la figure 1, et le figure 3 est une vue en bout de la face frontale de la même fraise; la figure 5 est une vue en élévation d'un logement recevant une plaquette; la figure 6 est une vue semblable à la figure 5, avec la plaquette positionnée dans son logement; la figure 7 est une vue frontale de la plaquette fixée dans son logement prise dans une direction parallèle à l'axe de rotation de la r ralse; la figure 8 est une coupe de la plaquette dans son logement, prise selon la ligne VIII-VIII de la figure 6; lO la figure 9 est une vue de dessous et en perspective d'une plaquette de coupe selon l'invention; et
la figure 10 est une coupe selon la ligne X-X de la fgure 6.
La fraise montrce sur les figures 1 à 4 comporte un corps 1 d'axe X qui présente une partie supérieure 2 conique destinée à la l 5 fixation du corps 1 sur le mandrin d'une machine-outil, et une partie inférieure 3 cylindrique, qui présente deux goujures 4, S diamétralement opposées, comportant chacune un logement 4', 5'
destiné à recevoir en position de service une plaquette de coupe 6, 7.
Le fond de chaque logement 4', S' fait avec l'axe X un angle d'hélice correspondant à l'angle de positionnement axial ya de la plaquette 6, 7 sur le corps de fraise 1 qui ne doit pas être nul et qui est
habituellement compris entre 2 et 20 .
Chaque plaquette de coupe 6, 7 est fixée de manière amovible dans son logement 4', 5' au moyen de deux vis 8, 8' de la manière
décrite en détail infra dans le présent mémoire.
Chaque plaquette de coupe 6, 7, ainsi que cela est visible sur la figure 6, se présente globalement sous la forme d'un parallélogramme et présente sur sa face supérieure deux grands côtés formant deux arêtes de coupe principales 10 et deux petits côtés formant deux arêtes de coupe secondaires 11, ainsi que deux portions de pointe 12 opposées, définie chacune entre une arête de coupe principale 10 et une arête de coupe secondaire 11, ces deux arêtes de coupe formant
un angle compris entre 40 et 70 .
Les arêtes de coupe principales 10 sont incurvées vers l'extérieur, et l'une de ces dernières détorde le long du bord latéral externe de la goujure, lorsque la plaquette est montée dans son logement, une portion de pointe 12 débordant alors sur la face
frontale inférieure du corps de fraise 1.
La face supérieure de chaque plaquette présente une dépression qui se raccorde aux arêtes de coupe 10, 11, 12 par une inclinaison qui peut être variable de manière à conférer à la plaquette un angle de coupe radial constant sur la fraise. L'angle de dépouille de la plaquette varie de préférence le long des arêtes de coupe 10, 11 de manière que cette dépouille soit constante sur la fraise, compte tenu de l'angle d'hélice ya. Il s'ensuit donc que l'angle de taillant de la lO plaquette peut être constant. Les portions de pointe peuvent être arrondies ou tronquces selon le type d'usinage à réaliser. La plaquette de coupe présente en outre dans son plan médian longitudinal P 1 deux
orifices 9, 9' pour recevoir les têtes des vis 8 et 8'.
Du fait de l'angle de dépouille des arêtes de coupe 10, 11 et 12, la face inférieure 13 de la plaquette de coupe 6, 7, qui est en appui contre le fond de chaque logement 4', 5', a des dimensions inférieures
aux dimensions de la face supérieure de ladite plaquette.
Selon l'invention, la plaquette de coupe 6, 7 décrite ci-dessus, présente sur sa face inférieure 13, une mortaise 14 ou rainure de section en U qui s'étend dans le plan longitudinal médian P1 de ladite plaquette et dont les faces latérales planes 15 et 15' sont perpendiculaires au plan de la face inférieure 13. Les orifices 9 et 9' de la plaquette débouchent ainsi dans la mortaise 14. Cette mortaise 14, visible sur les figures 7 et 8, s'ouvre sur les faces d'extrémités de
la plaquette de coupe.
Cette mortaise 14 est destinée à loger un tenon 16, de section en U. formée dans le fond des logements 4' et 5' et dont les faces latérales sont disposées dans des plans parallèles à l'axe X. La largeur
du tenon 16 est logèrement inférieure à la largeur de la mortaise 14.
Les alésages taraudés 17 et 17' visibles sur la figure 5 et sur la figure
8 sont destinés à recevoir les parties fletées des vis de fixation 8 et 8'.
Les axes géométriques des alésages taraudés 17 et 17' sont excentrés par rapport au plan médian longitudinal P2 du tenon 16, et disposés du côté radialement extérieur de ce plan P2 par rapport à l' axe X, afin que, lors du serrage des vis 8 et 8', la plaquette de coupe 6, 7 soit sollicitée d'une part radialement vers l'extérieur, afin que la face radialement intérieure 15 de la mortaise 14 vienne en appui positif contre la face radialement intérieure du tenon 16 et, d'autre part, axialement vers le haut, afin que la dépouille supérieure de la plaquette de coupe 6, 7 soit en appui contre le pourtour supérieur du logement 4', 5'. Ainsi que cela est montré sur la figure 8 par la flèche F. la tête de vis appuie sur la région radialement extérieure de l'orifice 9, 9', ce qui tend à déplacer la plaquette de coupe radialement vers l'extérieur, le déplacement étant limité par l'appui de la paroi radialement interne 15 de la mortaise 14 contre la paroi ou l0 l'épaulement radialement interne du tenon 16. Un jeu se forme entre
les parois radialement externes de la mortaise 14 et du tenon 16.
On constate aussi sur la figure 8 que la paroi radialement interne 18 de la plaquette de coupe est écartée de la paroi 19 qui délimite le logement 4', 5' radialement vers l'intérieur, alors que dans l 5 l'état de la technique les vis tendent à solliciter la plaquette
radialement vers l'intérieur.
Lorsqu'en fonctionnement, la plaquette de coupe 6, 7 selon l'invention est soumise à des forces centrifuges, les efforts radiaux qui en résultent sont repris par l'épaulement formé par la face 20 du
tenon 16, et non par les vis 8 et 8'.
On remarque aussi sur la figure 8, que la hauteur du tenon 16 est logèrement inférieure à la hauteur de la mortaise 14. Le rôle des vis 8 et 8' consiste essentiellement à retenir la face inférieure 13 de la plaquette de coupe 6, 7 en appui sur le fond du logement 4', 5'
correspondant.
La mortaise 14 et le tenon 16 constituent ensemble des moyens pour empêcher l'éjection de la plaquette de coupe sous l'action des
forces centrifuges.
Grâce à l' invention il est possible d'utiliser la fraise à plaquettes de coupe amovible s sur de s machines -outils p ermettant
l'usinage de pièces à très grande vitesse.
Dans le mode de réalisation décrit à titre d'exemple ci-dessus,
la fraise comporte deux plaquettes 6, 7 diamétralement opposées.
L'invention s'applique également à des fraises comportant un
plus grand nombre de plaquettes.
Il est également à noter que le tenon 16 pourrait être remplacé, le cas échéant, par au moins un ergot qui coopère avec la paroi radialement intérieure d'une cavité ouverte sur la face inférieure de la plaquette de coupe, afin d'empêcher l'éjection de la plaquette sons l'action des forces centrifuges sans sortir du cadre de l' invention.
Claims (14)
1. Fraise à plaquettes de coupe amovibles comportant une coupe (1) présentant au moins deux goujures (4, 5) comportant chacune un logement (4', 5') dont le fond fait avec l'axe longitudinal (X) du corps un angle d'hélice ya non nul, une plaquette de coupe (6, 7) étant fxée de manière amovible dans chaque logement et comportant une portion de pointe (12) débouchant sur la face frontale du corps et une arête de coupe principale (10) débordant le long du bord latéral externe de la goujure, les plaquettes de coupe se présentant sous la l0 forme générale d'un parallélogramme dont les deux grands côtés formant deux arêtes de coupe principales (10) et les deux petits côtés formant deux arêtes de coupe secondaires (11), la portion en pointe (12) étant défnie entre chaque arête principale et chaque arête secondaire, caractérisée par le fait que chaque plaquette de coupe (6, 7) est retenue dans le logement correspondant (4', 5') à l'encontre des forces centrifuges, par un épaulement (20) formé dans le fond dudit logement et qui coopère avec la surface radialement interne (15) d'une cavité (14) ménagée dans la face inférieure (13) de ladite
plaquette.
2. Fraise selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'épaulement (20) est constitué par la face radialement interne d'un
tenon (16) et la cavité est réalisée sous la forme d'une mortaise (14).
3. Fraise selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les faces latérales du tenon (16) sont disposces dans des plans
sensiblement parallèles à l'axe longitudinal (X) du corps (1).
4. Fraise selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la mortaise (14) est ouverte à ses deux extrémités et s'étend dans le plan
longitudinal médian P1 de la plaquette de coupe.
5. Fraise selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisée par le fait que chaque plaquette de coupe (6, 7) est fxée de manière amovible sur le corps au moyen de deux vis (8, 8') coopérant avec deux orifices (9, 9') décentrés pratiqués dans cette plaquette.
6. Fraise selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les orifces sont décentrés par rapport aux vis (8, 8') de telle manière que l'une au moins des vis sollicite la plaquette radialement vers l'extérieur.
7. Fraise selon la revendication 6, caractérisée par le fait que les orifices (9, 9') sont centrés dans le plan longitudinal médian (P1) de la plaquette, et les vis sont ancrées dans des alésages (17, 17') ménagés dans le corps et excentrées radialement vers l'extérieur par
rapport au plan médian (P2) du tenon (16).
8. Plaquette destince à être utilisée avec la fraise selon l'une
quelcouque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait qu'elle
présente la forme générale d'un parallélogramme dont les deux grands côtés forment deux arétes de coupe principales (10) et les deux petits côtés deux arêtes de coupe secondaires (11), une portion en pointe (12) étant détinie entre chaque arête principale et chaque arête secondaire, et par le fait qu'elle présente sur sa face opposée aux arêtes de coupe une cavité (14) dont une paroi latérale interne (15) est
susceptible de coopérer avec un épaulement du corps de fraise.
9. Plaquette selon la revendication 8, caractérisée par le fait que ladite cavité se présente sous la forme d'une mortaise (14) ouverte à ses deux extrémités et s'étendant dans le plan longitudinal médian de
ladite plaquette.
10. Plaquette selon la revendication 9, caractérisce par le fait que la
portion de pointe (12) a un angle compris entre 40 et 70 .
11. Plaquette selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée
par le fait qu'elle comporte une dépression centrale plane parallèle à la face inférieure de ladite plaquette et raccordée aux arêtes de coupe principales et secondaires, ainsi qu'aux arêtes de pointe, par une pente à inclinaison variable, cette inclinaison étant telle que compte tenu de l'angle d'hélice de la fraise, l'angle de coupe radial soit constant tout au long de son arête principale, et par le fait que l'angle de dépouille varie le long de ses arêtes de coupe de telle sorte que la dépouille pour la fraise soit constant lorsque la plaquette est fixée sur ladite fraise.
12. Plaquette selon la revendication 11, caractérisée par le fait que
son angle de dépouille est compris entre 5 et 20 .
13. Plaquette scion l'une des revendications 11 et 12, caractérisée
par le fait que les arêtes de coupe principales (10) sont incurvées vers l'extérieur.
14. Plaquette selon l'une quelconque des revendications 11 à 13,
caractérisée par le fait que les portions de point (12) sont arrondies ou
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