FR3003496A1

FR3003496A1 - METHOD AND DEVICE FOR COMPENSATING THE WEAR OF A CUTTING TOOL

Info

Publication number: FR3003496A1
Application number: FR1352542A
Authority: FR
Inventors: Pierre Faverjon; Marc Orset
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-09-26
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: FR3003496B1

Abstract

L'invention porte sur un procédé de compensation de l'usure d'un outil de coupe (3). L'outil (3) est monté sur un moyen de fabrication (4) par l'intermédiaire d'un porte-outil (2) et il est destiné à l'usinage d'une pièce (6) montée également sur le moyen de fabrication (4). Ce procédé, nouveau, consiste à appliquer un courant électrique audit outil de coupe (3) afin de faire dilater ce dernier.The invention relates to a method of compensating the wear of a cutting tool (3). The tool (3) is mounted on a manufacturing means (4) via a tool holder (2) and is intended for machining a workpiece (6) also mounted on the tool manufacture (4). This method, new, is to apply an electric current to said cutting tool (3) to expand the latter.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE COMPENSATION DE L'USURE D'UN OUTIL DE COUPE. [0001] L'invention porte sur un procédé de compensation de l'usure d'un outil de coupe.METHOD AND DEVICE FOR COMPENSATING THE WEAR OF A CUTTING TOOL The invention relates to a method of compensating the wear of a cutting tool.

Elle porte également sur un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. [0002] Les outils de coupe - ou outils coupants - s'usent et ne permettent plus, après usure, de garantir les dimensions des pièces usinées. [0003] Il importe, par conséquent, de compenser cette usure pour permettre de garantir ces dimensions, par exemple de garantir le diamètre d'un alésage quelque soit l'usure de l'outil d'alésage ou de perçage. [0004] On connaît déjà des moyens permettant de compenser l'usure d'organes de fabrication mécanique. A titre d'exemple, le document EP 0 820 360 B1 décrit un procédé d'étirage, destiné à la compensation d'une usure se produisant lors du fonctionnement d'un mandrin d'étirage avec des anneaux d'étirage. Le résultat de l'opération d'étirage est, en partant chaque fois d'un godet, un corps de boîte étiré, du fait d'un déplacement axial du mandrin avec le godet à travers plusieurs anneaux d'étirage disposés en alignement axial, dans lequel on procède à un chauffage commandé d'au moins l'un des outils de formage utilisés pour l'étirage, au moyen d'une installation de chauffage, ou bien on procède à un refroidissement commandé de l'un des outils de formage, par l'intermédiaire d'une installation de refroidissement. De cette façon, on peut modifier, de manière commandée, au moins une dimension de l'outil de formage de manière opposée à l'usure qui apparaît, et utiliser ainsi cet outil de formage à plus long terme pour la fabrication de corps de boîtes étirés. Au moins l'un des outils d'étirage, en tant qu'outil de formage, est modifié quant à sa température, de manière commandée à long terme ou à court terme, afin d'agir sur une épaisseur de paroi de boîte du corps de boîte étiré. De plus, le mandrin d'étirage est soumis à des températures différentes, dans le sens de sa longueur axiale, lors de l'étirage du godet. [0005] Le but de la présente invention est de fournir un procédé et un dispositif de compensation de l'usure d'un outil de coupe, qui offrent une compensation efficace et progressive de l'usure de l'outil. [0006] Un autre but de la présente invention est de fournir un tel procédé et un tel dispositif, qui permettent d'obtenir une excellente qualité d'usinage de la pièce réalisée avec l'outil dont l'usure est compensée. [0007] C'est également un but de la présente invention de fournir un tel procédé et un tel dispositif, qui permettent d'augmenter le nombre de pièces usinées par outil de coupe, et de diminuer, en conséquence, le ratio de coût outil/pièce produite. [0008] Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un procédé de compensation de l'usure d'un outil de coupe, selon lequel on applique un courant électrique à l'outil de coupe afin de faire dilater ce dernier. Cette dilatation permet, ainsi, de compenser progressivement son usure. [0009] Selon le principe de la présente invention, la quantité de courant électrique appliquée à l'outil de coupe est fonction du nombre de pièces usinées à l'aide dudit outil de coupe. [0010] La présente invention a aussi pour objet un dispositif de compensation de l'usure d'un outil de coupe, et ce dispositif, nouveau, comporte une alimentation en courant électrique vers le porte-outil qui maintient l'outil de coupe, et une commande numérique du moyen de fabrication supportant le porte-outil et ladite alimentation en courant électrique. [0011] Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, la commande numérique du moyen de fabrication, qui supporte le porte-outil et l'alimentation en courant électrique, est équipée d'un module de calcul numérique qui a pour fonction de compter le nombre de pièces usinées. [0012] L'outil de coupe est avantageusement un outil de coupe par enlèvement de matière. [0013] De préférence, cet outil de coupe peut être est un outil d'alésage, ou bien un outil de perçage. [0014] De préférence également, cet outil de coupe peut être un outil en carbure de tungstène, ou bien un outil en diamant. [0015] D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure unique est un schéma illustrant un outil de coupe et son moyen selon l'invention de compensation de l'usure dudit outil de coupe. [0016] En référence au dessin de la figure unique, on a représenté, très schématiquement et à titre d'exemple non limitatif de l'objet de la présente invention, un outil de coupe, de type outil de perçage, cylindrique, référencé 3 et d'axe longitudinal xx', monté sur un porte-outil désigné par la référence numérique 2. [0017] Le porte-outil 2 est monté sur un moyen de fabrication, de type machine-outil, de référence générale 4, ledit moyen de fabrication 4 est destinée à l'usinage par enlèvement de matière d'une pièce, dite « pièce à usiner » et référencée 6. [0018] La référence 5 désigne le module de calcul qui équipe la commande numérique du moyen de fabrication 4. [0019] Selon le principe même de la présente invention, on applique un courant électrique à l'outil de coupe 3 afin de faire dilater ce dernier et permettre, ainsi, de compenser progressivement son usure. A cette fin, il est prévu une alimentation en courant électrique 1 vers le porte-outil 2 qui maintient l'outil de coupe 3. L'alimentation électrique 1, montée sur le porte-outil 2, est sensiblement cylindrique et coaxiale au porte-outil 2 et à l'outil de coupe 3. [0020] Lors de l'usinage de la pièce à usiner 6, fixe, par l'outil de coupe 3, tournant et d'axe de rotation xx', le courant électrique est conduit de l'alimentation 1 vers l'outil de coupe 3 via le porte-outil 2. Le module de calcul 5 compte le nombre de pièces 6 qui ont été usinées sur le moyen de fabrication 4 avec l'outil de coupe 3 et détermine la quantité de courant QE que l'alimentation électrique 1 doit délivrer pour compenser efficacement l'usure de l'outil de coupe 3 et avoir une bonne qualité de surface sur la pièce à usiner 6. [0021] On notera que l'élévation de température propre à entraîner la dilatation de l'outil n'apparaît qu'une fois que l'outil atteint sa fin de vie « classique » : usure maximale dans les conditions normales d'utilisation et de température. A partir de ce point de fin de vie, détecté par le compteur de pièces usinées déjà mentionné précédemment, la commande numérique du moyen de fabrication 4 pilote l'alimentation en courant 1 pour chauffer le porte-outil 2 puis l'outil 3 par phénomène « convecto-conductif ». De cette façon, on compense la perte de diamètre de l'outil de coupe 3 résultant de l'abrasion. [0022] La dilatation thermique des outils, comme c'est le cas pour tous les solides, est directement pilotée par le coefficient de dilatation thermique du matériau constitutif des outils et est proportionnelle à la variation de température. A titre d'exemple non limitatif de l'objet et de la portée de la présente invention, le coefficient de dilatation thermique du carbure de tungstène est [3c = 23 pm/K/m dans lequel K représente la variation de température. Pour un outil de 20 mm de diamètre et un échauffement K de 20°C, le coefficient linéique de variation de diamètre est [3c x 0,020 m, soit 0,46 pm/K et l'augmentation de diamètre de 0,46 x 20, soit 9,2 pm. [0023] A titre d'exemple également, le coefficient de dilatation thermique du diamant sur acier est [3D = 10 pm/K/m. Pour un même outil de 20 mm de diamètre et un échauffement K de 50°C, le coefficient linéique de variation dediamètre est [3D x 0,020 m, soit 0,20 pm/K et l'augmentation de diamètre de 0,20 x 50, soit 10 pm. [0024] Le dispositif de compensation de l'usure d'un outil de coupe décrit ci-dessus présente de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages suivants : - il permet l'obtention d'une compensation efficace et progressive de l'usure de l'outil, - il garantit une excellente qualité d'usinage de la pièce réalisée avec l'outil dont l'usure est compensée, et - il permet d'augmenter le nombre de pièces usinées par outil de coupe, et de diminuer, en conséquence, le ratio de coût outil/pièce produite. [0025] Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté ci-dessus à titre d'exemple ; d'autres modes de réalisation peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention.It also relates to a device for implementing such a method. Cutting tools - or cutting tools - wear out and no longer allow, after wear, to guarantee the dimensions of the machined parts. It is important, therefore, to compensate for this wear to ensure these dimensions, for example to ensure the diameter of a bore whatever the wear of the boring tool or drilling. Already known means for compensating the wear of mechanical manufacturing members. For example, EP 0 820 360 B1 discloses a drawing method for compensating for wear occurring during operation of a drawing mandrel with drawing rings. The result of the drawing operation is, each time starting from a bucket, a stretched box body, due to an axial displacement of the mandrel with the bucket through a plurality of drawing rings arranged in axial alignment, wherein a controlled heating of at least one of the forming tools used for drawing, by means of a heating installation, or controlled cooling of one of the forming tools is carried out , via a cooling system. In this way, at least one dimension of the forming tool can be controlledly modified in a manner opposite to the wear that occurs, and thus this longer-term forming tool can be used for the manufacture of box bodies. stretched. At least one of the drawing tools, as a forming tool, is temperature-controlled, long-term or short-term, to act on a body box wall thickness of stretched box. In addition, the drawing mandrel is subjected to different temperatures, in the direction of its axial length, during the drawing of the bucket. The object of the present invention is to provide a method and a device for compensation of the wear of a cutting tool, which provide effective and progressive compensation of the wear of the tool. Another object of the present invention is to provide such a method and such a device, which provide an excellent machining quality of the part made with the tool whose wear is compensated. It is also an object of the present invention to provide such a method and such a device, which make it possible to increase the number of parts machined by cutting tool, and to reduce, as a consequence, the tool cost ratio. / piece produced. To achieve these aims, the present invention relates to a method of compensating the wear of a cutting tool, according to which an electric current is applied to the cutting tool in order to expand the latter. This expansion thus makes it possible to gradually compensate for its wear. According to the principle of the present invention, the amount of electric current applied to the cutting tool is a function of the number of parts machined using said cutting tool. The present invention also relates to a device for compensating the wear of a cutting tool, and this device, again, comprises a power supply to the tool holder which holds the cutting tool, and a numerical control of the manufacturing means supporting the tool holder and said power supply. According to a preferred embodiment of the invention, the numerical control of the manufacturing means, which supports the tool holder and the power supply, is equipped with a numerical calculation module whose function is to count the number of machined parts. The cutting tool is advantageously a cutting tool by removal of material. Preferably, this cutting tool may be a boring tool, or a drilling tool. Also preferably, this cutting tool may be a tungsten carbide tool, or a diamond tool. Other objects, advantages and features of the invention will appear in the following description of an exemplary embodiment, not limiting the object and scope of the present patent application, accompanied by drawings in which - The single figure is a diagram illustrating a cutting tool and its means according to the invention for compensation of wear of said cutting tool. Referring to the drawing of the single figure, there is shown, very schematically and by way of non-limiting example of the object of the present invention, a cutting tool, type of drilling tool, cylindrical, referenced 3 and longitudinal axis xx ', mounted on a tool holder designated by the numerical reference 2. [0017] The tool holder 2 is mounted on a means of manufacture, of machine-tool type, of general reference 4, said means 4 is intended for machining by removal of material from a workpiece, called "workpiece" and referenced 6. [0018] The reference 5 designates the computation module which equips the numerical control of the manufacturing means 4. According to the principle of the present invention, an electric current is applied to the cutting tool 3 in order to expand the latter and allow, thus, to gradually compensate for wear. To this end, an electric power supply 1 is provided to the tool holder 2 which holds the cutting tool 3. The power supply 1, mounted on the tool holder 2, is substantially cylindrical and coaxial with the holder. tool 2 and the cutting tool 3. When machining the workpiece 6, fixed, by the cutting tool 3, rotating and rotational axis xx ', the electric current is feed from the feed 1 to the cutting tool 3 via the tool holder 2. The calculation module 5 counts the number of parts 6 which were machined on the manufacturing means 4 with the cutting tool 3 and determines the amount of current QE that the power supply 1 must deliver to effectively compensate for the wear of the cutting tool 3 and to have a good surface quality on the workpiece 6. It will be noted that the elevation of temperature to cause the tool to expand only appears once the tool reaches its "classic" end of life: maximum wear under normal conditions of use and temperature. From this end of life point, detected by the machined parts counter already mentioned above, the numerical control of the manufacturing means 4 controls the power supply 1 to heat the tool holder 2 and then the tool 3 by phenomenon "Convective-conductive". In this way, the loss of diameter of the cutting tool 3 resulting from the abrasion is compensated. The thermal expansion of tools, as is the case for all solids, is directly driven by the coefficient of thermal expansion of the constituent material of the tools and is proportional to the temperature variation. By way of non-limiting example of the object and scope of the present invention, the coefficient of thermal expansion of tungsten carbide is [3c = 23 μm / K / m in which K represents the variation of temperature. For a tool 20 mm in diameter and a temperature rise of 20 ° C, the linear coefficient of variation of diameter is [3c x 0.020 m, ie 0.46 pm / K and the diameter increase of 0.46 x 20 or 9.2 pm. By way of example also, the coefficient of thermal expansion of diamond on steel is [3D = 10 μm / K / m. For the same tool with a diameter of 20 mm and a temperature rise of 50 ° C, the linear coefficient of variation of the diameter is [3D x 0.020 m, ie 0.20 μm / K and the diameter increase of 0.20 x 50 or 10 pm. The compensation device of the wear of a cutting tool described above has many advantages, among which the following advantages: - it allows the obtaining of an effective and progressive compensation of the wear of the tool, - it guarantees an excellent machining quality of the part made with the tool whose wear is compensated, and - it makes it possible to increase the number of pieces machined by cutting tool, and to decrease, in Consequently, the ratio of tool cost / piece produced. Of course, the present invention is not limited to the embodiment described and shown above by way of example; other embodiments may be devised by those skilled in the art without departing from the scope and scope of the present invention.

Claims

1. A method of compensating the wear of a cutting tool (3), which is mounted on a manufacturing means (4) via a tool holder (2) and which is intended for machining a workpiece (6) also mounted on said manufacturing means (4), characterized in that an electric current is applied to said cutting tool (3) to expand the latter.

2. Method according to claim 1, characterized in that the amount of electric current (QE) applied to the cutting tool (3) is a function of the number of machined parts (6) with the aid of said cutting tool (3). ).

3. Device for implementing the method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises a power supply (1) to the tool holder (2) which holds the tool of section (3), as well as a numerical control of the manufacturing means (4) supporting said tool holder (2) and said power supply (1).

4. Device according to claim 3, characterized in that said digital control of the manufacturing means (4), which supports said tool holder (2) and said power supply (1), is equipped with a calculation module numeral (5) whose function is to count the number of machined parts (6).

5. Device according to any one of claims 3 and 4, characterized in that the cutting tool (3) is a cutting tool by removal of material.

6. Device according to claim 5, characterized in that the cutting tool (3) is a boring tool.

7. Device according to claim 5, characterized in that the cutting tool (3) is a drilling tool.

8. Device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the cutting tool (3) is a tungsten carbide tool.

9. Device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the cutting tool (3) is a diamond tool.