FR3111576A3 - CUTTING TOOL ASSISTED BY ULTRASONIC VIBRATION FOR LATHE - Google Patents

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FR3111576A3 FR2106443A FR2106443A FR3111576A3 FR 3111576 A3 FR3111576 A3 FR 3111576A3 FR 2106443 A FR2106443 A FR 2106443A FR 2106443 A FR2106443 A FR 2106443A FR 3111576 A3 FR3111576 A3 FR 3111576A3
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Jordi LLUMÀ FUENTES
Ramón JEREZ MESA
Jordi Adalbert MARQUÉS SALVADOR
Gilles Dessein
Vincent Wagner
Yann LANDON
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Universitat Politecnica de Catalunya UPC
Fundacio Universitaria Balmes
Universite Toulouse III Paul Sabatier
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Universitat Politecnica de Catalunya UPC
Fundacio Universitaria Balmes
Universite Toulouse III Paul Sabatier
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Abstract

Outil de coupe assisté par vibration ultrasonique pour tour, composé d’un boîtier (1), d’un transducteur céramique piézoélectrique (2) logé dans le boîtier (1) et d’une sonotrode (3), symétriques et alignés sur un axe central (E), ainsi que d’une pointe de coupe (5), dans lequel : le boîtier (1) a la forme d’un vase avec une extrémité proximale fermée, une paroi périphérique disposée autour du transducteur céramique piézoélectrique (2), une extrémité distale ouverte et une poignée (7) qui s'étend depuis un côté de la paroi périphérique et qui est conçue pour être saisie par une mâchoire de tourelle de tour ; la sonotrode (3) est fixée à l’extrémité distale ouverte du boîtier (1) par une plaque de connexion (4) et comporte une extrémité proximale en contact avec le transducteur céramique piézoélectrique (2) ; et la pointe de coupe (5) est supportée sur une extrémité distale de la sonotrode (3) ; caractérisé en ce que : la pince (7) est un bossage allongé qui s'étend depuis la paroi périphérique du boîtier (1) et le long d’au moins une partie de celle-ci dans une direction parallèle à l’axe central (E), et qui comporte deux surfaces opposées parallèles entre elles (7a, 7b) et parallèles à l’axe central (E), dimensionnées pour être tenues entre deux griffes horizontales de la mâchoire de la tourelle du tour ; et le transducteur céramique piézoélectrique (2) fournit une vibration ultrasonique dans une direction alignée sur l’axe central (E) et la pointe de coupe (5) a une direction d’avancée en profondeur parallèle à la direction de la vibration.Cutting tool assisted by ultrasonic vibration for a lathe, consisting of a casing (1), a piezoelectric ceramic transducer (2) housed in the casing (1) and a sonotrode (3), symmetrical and aligned on an axis (E), as well as a cutting tip (5), in which: the casing (1) has the shape of a vase with a closed proximal end, a peripheral wall arranged around the piezoelectric ceramic transducer (2) , an open distal end and a handle (7) extending from one side of the peripheral wall and adapted to be gripped by a tower turret jaw; the sonotrode (3) is attached to the open distal end of the housing (1) by a connection plate (4) and has a proximal end in contact with the piezoelectric ceramic transducer (2); and the cutting tip (5) is supported on a distal end of the sonotrode (3); characterized in that: the clamp (7) is an elongated boss which extends from the peripheral wall of the casing (1) and along at least a part thereof in a direction parallel to the central axis ( E), and which comprises two opposed surfaces parallel to each other (7a, 7b) and parallel to the central axis (E), dimensioned to be held between two horizontal claws of the jaw of the turret of the lathe; and the piezoelectric ceramic transducer (2) provides ultrasonic vibration in a direction aligned with the central axis (E) and the cutting tip (5) has a depth advancing direction parallel to the direction of vibration.

Description

OUTIL DE COUPE ASSISTÉ PAR VIBRATION ULTRASONIQUE POUR TOURDomaine de la techniqueCUTTING TOOL ASSISTED BY ULTRASONIC VIBRATION FOR LATHEField of technology

La présente invention concerne de façon générale un outil de coupe assisté par vibration ultrasonique servant à l’usinage au tour, et plus particulièrement un outil de coupe qui comprend une pointe de coupe soumise à vibration ultrasonique et un boîtier conçu pour être tenu dans une mâchoire standard de tourelle de tour de sorte que par la tourelle, la pointe de coupe puisse être appliquée contre une pièce de travail métallique tournant sur le tour pour l’usiner.The present invention relates generally to an ultrasonic vibration assisted cutting tool for use in lathe machining, and more particularly to a cutting tool that includes an ultrasonically vibrated cutting tip and a housing adapted to be held in a jaw standard lathe turret so that through the turret the cutting tip can be applied against a rotating metal workpiece on the lathe to machine it.

État de la techniqueState of the art

On connaît la technique d’usinage au tour consistant à appliquer la pointe d’un outil de coupe contre la surface d'une pièce de travail métallique qui tourne sur un tour tandis que l'outil avance de manière longitudinale le long d'un passage, afin de détacher les copeaux de la surface de la pièce de travail métallique, et d’effectuer une avancée en profondeur de l’outil avant chaque nouveau passage pour s'assurer du détachement des copeaux à la profondeur souhaitée.The technique of lathe machining is known, consisting in pressing the tip of a cutting tool against the surface of a metal workpiece which rotates on a lathe while the tool advances longitudinally along a passage , in order to detach the chips from the surface of the metal workpiece, and to perform a deep advance of the tool before each new pass to ensure detachment of the chips to the desired depth.

On connaît également le procédé consistant à appliquer des vibrations ultrasoniques à la pointe de l’outil de coupe au cours de l’opération d’usinage, tandis que l’outil avance de manière longitudinale, pour faciliter le détachement de copeaux liés à la coupe de la pièce de travail métallique.Also known is the method of applying ultrasonic vibrations to the tip of the cutting tool during the machining operation, while the tool advances longitudinally, to facilitate the detachment of chips associated with the cut of the metal work piece.

Le document US 3559259 A concerne un outil de coupe assisté par vibration ultrasonique, spécifique à l’usinage au tour, qui comprend un boîtier, un transducteur céramique piézoélectrique, une sonotrode, et une pointe de coupe. Le boîtier, le transducteur céramique piézoélectrique et la sonotrode sont axisymétriques et alignés sur un axe central. Le transducteur céramique piézoélectrique est logé à l’intérieur du boîtier, et le boîtier a la forme d’un vase avec une extrémité proximale fermée, une paroi périphérique disposée autour du transducteur céramique piézoélectrique, et une extrémité distale ouverte. La sonotrode est fixée à l’extrémité distale ouverte du boîtier par une plaque de connexion et comporte une extrémité proximale qui est en contact avec le transducteur céramique piézoélectrique. La pointe de coupe est supportée sur une extrémité distale de la sonotrode. Le boîtier comporte en outre une poignée qui s’étend depuis un côté de la paroi périphérique et qui est conçue pour être saisie par une mâchoire standard de tourelle de tour dotée de deux griffes horizontales.US 3559259 A relates to an ultrasonic vibration assisted cutting tool, specific to lathe machining, which comprises a housing, a piezoelectric ceramic transducer, a sonotrode, and a cutting tip. The housing, the piezoelectric ceramic transducer and the sonotrode are axisymmetric and aligned on a central axis. The piezoelectric ceramic transducer is housed inside the housing, and the housing is shaped like a vase with a closed proximal end, a peripheral wall disposed around the piezoelectric ceramic transducer, and an open distal end. The sonotrode is attached to the open distal end of the housing by a connection plate and has a proximal end that contacts the piezoelectric ceramic transducer. The cutting tip is supported on a distal end of the sonotrode. The housing further includes a handle extending from one side of the peripheral wall and designed to be gripped by a standard tower turret jaw with two horizontal claws.

Cependant, sur l’outil de coupe décrit dans ledit document US 3559259 A, la poignée se présente sous la forme d’une tige de section transversale carrée qui s'étend depuis la paroi périphérique du boîtier dans une direction perpendiculaire à l’axe central de l’outil, de sorte que, lorsque la poignée est tenue entre les deux griffes horizontales de la mâchoire de la tourelle du tour, l’axe central de l’outil est en position verticale. En outre, la pointe de coupe est disposée sur l’extrémité distale de la sonotrode dans une position telle que sa direction d’avancée en profondeur est également perpendiculaire à l’axe central de l’outil de sorte que lors de l’usinage d’une pièce de travail métallique sur le tour, et du fait des différentes composantes de force générées, les éléments de l’outil sont soumis à des efforts de flexion et de torsion considérables nuisant à la précision et à l’efficacité de l’usinage.However, on the cutting tool described in said US 3559259 A, the handle is in the form of a rod of square cross section which extends from the peripheral wall of the housing in a direction perpendicular to the central axis of the tool, so that when the handle is held between the two horizontal claws of the lathe turret jaw, the central axis of the tool is in a vertical position. Furthermore, the cutting tip is arranged on the distal end of the sonotrode in a position such that its direction of advance in depth is also perpendicular to the central axis of the tool so that when machining d metal workpiece on the lathe, and due to the different force components generated, the tool elements are subjected to considerable bending and torsion stresses affecting the precision and efficiency of the machining .

La présente invention a pour objet un outil de coupe assisté par vibration ultrasonique, adapté à l’usinage au tour, et dont la rigidité et la résistance à la flexion sont élevées.The present invention relates to a cutting tool assisted by ultrasonic vibration, suitable for lathe machining, and whose rigidity and resistance to bending are high.

La présente invention concerne un outil de coupe assisté par vibration ultrasonique pour tour, comprenant un boîtier, un transducteur céramique piézoélectrique logé dans le boîtier, une sonotrode, et une pointe de coupe. Le boîtier, le transducteur céramique piézoélectrique et la sonotrode sont axisymétriques et alignés sur un axe central. Le boîtier a la forme d’un vase avec une extrémité proximale fermée, une paroi périphérique disposée autour du transducteur céramique piézoélectrique, et une extrémité distale ouverte. La sonotrode est fixée à l’extrémité distale ouverte du boîtier par une plaque de connexion et a une extrémité proximale en contact avec le transducteur céramique piézoélectrique. La pointe de coupe est supportée sur une extrémité distale de la sonotrode.An ultrasonic vibration assisted lathe cutting tool includes a housing, a piezoelectric ceramic transducer housed in the housing, a sonotrode, and a cutting tip. The housing, the piezoelectric ceramic transducer and the sonotrode are axisymmetric and aligned on a central axis. The housing has the shape of a vase with a closed proximal end, a peripheral wall arranged around the piezoelectric ceramic transducer, and an open distal end. The sonotrode is attached to the open distal end of the housing by a connection plate and has a proximal end in contact with the piezoelectric ceramic transducer. The cutting tip is supported on a distal end of the sonotrode.

Le boîtier comporte une poignée formée par un bossage allongé qui s’étend depuis la paroi périphérique du boîtier et sur au moins une partie de celle-ci dans une direction parallèle à l’axe central. Le bossage constituant la poignée comporte deux surfaces opposées parallèles entre elles qui sont elles-mêmes parallèles à l’axe central. Les deux surfaces opposées parallèles entre elles sont dimensionnées pour être tenues entre deux griffes horizontales d’une mâchoire de tourelle de tour.The housing has a handle formed by an elongated boss that extends from the peripheral wall of the housing and over at least a portion thereof in a direction parallel to the central axis. The boss constituting the handle has two opposed surfaces parallel to each other which are themselves parallel to the central axis. The two opposing surfaces parallel to each other are sized to be held between two horizontal claws of a tower turret jaw.

Le transducteur céramique piézoélectrique est conçu et disposé pour fournir une vibration ultrasonique de va-et-vient dans la sonotrode dans la direction de l’axe central, et la pointe de coupe a une direction d’avancée en profondeur parallèle à la direction de la vibration ultrasonique de va-et-vient.The piezoelectric ceramic transducer is designed and arranged to provide reciprocating ultrasonic vibration in the sonotrode in the direction of the central axis, and the cutting tip has a direction of depth advancement parallel to the direction of the reciprocating ultrasonic vibration.

La poignée située sur un côté du boîtier et le long de celui-ci permet une conception extrêmement compacte qui, combinée à la direction d’avancée en profondeur de la pointe de coupe alignée sur l’axe central, fournit à l’outil de coupe une grande rigidité et une haute résistance à la flexion qui se traduisent par une grande précision et efficacité lors des opérations d’usinage au tour.The handle located on one side of the housing and along it allows for an extremely compact design which, combined with the direction of depth advancement of the cutting tip aligned with the central axis, provides the cutting tool high rigidity and high resistance to bending which result in high precision and efficiency in lathe machining operations.

La poignée comporte une section transversale sensiblement rectangulaire et peut se définir à travers trois dimensions : une épaisseur de poignée, mesurée par la distance entre les deux surfaces opposées parallèles entre elles ; une largeur de poignée, mesurée dans une direction parallèle aux deux surfaces opposées parallèles entre elles et perpendiculaire à l'axe central ; et une longueur de poignée, mesurée dans une direction parallèle à l'axe central. Selon un mode de réalisation, la largeur de poignée est de 1 à 1,5 fois l'épaisseur de poignée, et la longueur de poignée est d'au moins 3 fois l'épaisseur de poignée.The handle has a substantially rectangular cross-section and can be defined through three dimensions: a handle thickness, measured by the distance between the two opposed surfaces parallel to each other; a handle width, measured in a direction parallel to the two opposing surfaces parallel to each other and perpendicular to the central axis; and a handle length, measured in a direction parallel to the central axis. According to one embodiment, the handle width is 1 to 1.5 times the handle thickness, and the handle length is at least 3 times the handle thickness.

De même, le boîtier a une longueur de boîtier, mesurée depuis l’extrémité proximale jusqu’à l’extrémité distale dans une direction parallèle à l’axe central. Selon un mode de réalisation préféré, la longueur de poignée fait 50 % à 100 % de la longueur du boîtier. En outre, de préférence, les deux surfaces opposées parallèles entre elles de la poignée sont équidistantes d’un plan géométrique contenant l’axe central.Similarly, the housing has a housing length, measured from the proximal end to the distal end in a direction parallel to the central axis. According to a preferred embodiment, the handle length is 50% to 100% of the housing length. Furthermore, preferably, the two opposite surfaces parallel to each other of the handle are equidistant from a geometric plane containing the central axis.

Par exemple, l’épaisseur de la poignée est de 12 à 22 millimètres, ce qui permet que la poignée de l’outil de coupe soit tenue par une mâchoire standard de tourelle de tour pourvue de deux griffes horizontales, avec les deux surfaces opposées parallèles entre elles de la poignée tenues par les deux griffes horizontales de la mâchoire standard, en maintenant l’axe central de l’outil en position horizontale.For example, the handle thickness is 12 to 22 millimeters, allowing the cutter handle to be held by a standard lathe turret jaw with two horizontal claws, with the two opposing surfaces parallel between them of the handle held by the two horizontal claws of the standard jaw, keeping the central axis of the tool in a horizontal position.

L’outil de coupe assisté par vibration ultrasonique comprend en outre un connecteur de câble installé dans le boîtier et relié au transducteur céramique piézoélectrique. Ainsi, un câble flexible de connexion externe raccordé au connecteur de câble, permet de raccorder le transducteur céramique piézoélectrique à un générateur de vibration externe. Le générateur de vibration externe donne un signal de courant alternatif à haute fréquence et haute tension en sortie qui entraîne dans le transducteur céramique piézoélectrique des expansions (lorsque la tension est positive) et des contractions (lorsque la tension est négative) alternées qui produisent la vibration ultrasonique de va-et-vient dans la sonotrode.The ultrasonic vibration assisted cutting tool further includes a cable connector installed in the housing and connected to the piezoelectric ceramic transducer. Thus, a flexible external connection cable connected to the cable connector makes it possible to connect the piezoelectric ceramic transducer to an external vibration generator. The external vibration generator outputs a high frequency, high voltage alternating current signal which drives the piezoelectric ceramic transducer into alternate expansions (when voltage is positive) and contractions (when voltage is negative) which produce the vibration reciprocating ultrasonic wave in the sonotrode.

Sur l’outil de coupe de la présente invention, le transducteur céramique piézoélectrique est conçu de préférence pour produire, lorsqu’il est excité par le générateur de vibration externe, une vibration ultrasonique de 40 kHz dans la sonotrode qui est transmise à la pièce de travail métallique par la pointe de coupe.On the cutting tool of the present invention, the piezoelectric ceramic transducer is preferably designed to produce, when excited by the external vibration generator, a 40 kHz ultrasonic vibration in the sonotrode which is transmitted to the workpiece. metal work by the cutting tip.

Ces caractéristiques et avantages ainsi que d’autres seront mieux compris à l'aide d’une description détaillée d'un mode d'exécution de l'invention donné à titre d'exemple, qui se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels :These characteristics and advantages as well as others will be better understood using a detailed description of an embodiment of the invention given by way of example, which refers to the accompanying drawings, in which :

représente une vue en perspective d’un outil de coupe assisté par vibration ultrasonique pour tour selon un mode de réalisation de la présente invention ; shows a perspective view of an ultrasonic vibration assisted lathe cutting tool according to one embodiment of the present invention;

représente une vue de face de l'outil de coupe de la ; et shows a front view of the cutting tool of the ; and

représente une vue en section transversale prise à partir du plan III-III de la . represents a cross-sectional view taken from the plane III-III of the .

Description détaillée d'un exemple de mode de réalisationDetailed description of an exemplary embodiment

En référence aux Figures, l’outil de coupe assisté par vibration ultrasonique pour tour de la présente invention comprend, selon le mode de réalisation illustré, un boîtier 1, un transducteur céramique piézoélectrique 2 logé dans le boîtier 1, une sonotrode 3, et une pointe de travail 5 supportée sur une extrémité distale 3b de la sonotrode 3. Le boîtier 1, le transducteur céramique piézoélectrique 2 et la sonotrode 3 sont axisymétriques et alignés sur un axe central E (voir ).Referring to the Figures, the ultrasonic vibration-assisted cutting tool for lathe of the present invention comprises, according to the illustrated embodiment, a housing 1, a piezoelectric ceramic transducer 2 housed in the housing 1, a sonotrode 3, and a working tip 5 supported on a distal end 3b of sonotrode 3. Housing 1, piezoelectric ceramic transducer 2 and sonotrode 3 are axisymmetric and aligned on a central axis E (see ).

Le boîtier 1 a la forme d’un vase et présente une extrémité proximale 1a fermée, une paroi périphérique disposée autour du transducteur céramique piézoélectrique 2, et une extrémité distale 1b ouverte. La sonotrode 3 est fixée à l’extrémité distale 1b ouverte du boîtier 1 par une plaque de connexion 4 reliée à la sonotrode 3. Une bague de retenue 10, fixée par filetage sur l’extrémité distale 1b du boîtier 1, maintient la plaque de connexion 4 en position et l’extrémité proximale 3a de la sonotrode 3 en contact avec le transducteur céramique piézoélectrique 2. La plaque de connexion 4 comporte des sillons annulaires 11 qui facilitent la vibration de va-et-vient de la sonotrode 3. La pointe de travail 5 est fixée sur l’extrémité distale 3b de la sonotrode 3 à l’aide d’une vis 12. Dans cet exemple de mode de réalisation la plaque de connexion 4 est formée à cette extrémité proximale 3a de la sonotrode 3.The housing 1 has the shape of a vase and has a closed proximal end 1a, a peripheral wall arranged around the piezoelectric ceramic transducer 2, and an open distal end 1b. The sonotrode 3 is fixed to the open distal end 1b of the casing 1 by a connection plate 4 connected to the sonotrode 3. A retaining ring 10, fixed by threading on the distal end 1b of the casing 1, holds the connection plate connection 4 in position and the proximal end 3a of the sonotrode 3 in contact with the piezoelectric ceramic transducer 2. The connection plate 4 comprises annular grooves 11 which facilitate the reciprocating vibration of the sonotrode 3. The tip working 5 is fixed on the distal end 3b of the sonotrode 3 using a screw 12. In this embodiment example the connection plate 4 is formed at this proximal end 3a of the sonotrode 3.

Lesdits sillons annulaires 11 de la plaque de connexion 4 sont formés sur les côtés opposés de la plaque de connexion 4. Les sillons annulaires 11 sont de différents diamètres et sont concentriques avec l’axe central E. Ces amincissements procurent une certaine élasticité à la plaque de connexion 12.Said annular grooves 11 of the connection plate 4 are formed on opposite sides of the connection plate 4. The annular grooves 11 are of different diameters and are concentric with the central axis E. These thinnings provide a certain elasticity to the plate connection 12.

L’outil inclut également une poignée 7 formée par un bossage allongé qui s'étend depuis la paroi périphérique du boîtier 1 et le long d’au moins une partie de celle-ci dans une direction parallèle à l’axe central E. Le bossage qui constitue la poignée comporte deux surfaces opposées parallèles entre elles 7a, 7b, elles-mêmes parallèles à l’axe central E. Ces deux surfaces opposées parallèles entre elles 7a, 7b sont équidistantes d’un plan géométrique contenant l’axe central E et sont dimensionnées pour être tenues entre deux griffes horizontales d’une mâchoire standard de tourelle de tour.The tool also includes a handle 7 formed by an elongated boss which extends from the peripheral wall of the housing 1 and along at least a part thereof in a direction parallel to the central axis E. The boss which constitutes the handle comprises two opposite surfaces parallel to each other 7a, 7b, themselves parallel to the central axis E. These two opposite surfaces parallel to each other 7a, 7b are equidistant from a geometric plane containing the central axis E and are sized to be held between two horizontal claws of a standard tower turret jaw.

Le transducteur céramique piézoélectrique 2 fournit une vibration ultrasonique de va-et-vient dans une direction parallèle à l’axe central E et la pointe de coupe 5 a une direction d’avancée en profondeur parallèle à la direction de la vibration ultrasonique.The piezoelectric ceramic transducer 2 provides reciprocating ultrasonic vibration in a direction parallel to the center axis E, and the cutting tip 5 has a direction of depth advancement parallel to the direction of ultrasonic vibration.

La poignée 7 a une épaisseur de poignée D1, mesurée par la distance entre les deux surfaces opposées parallèles entre elles 7a, 7b ; une largeur de poignée D2, mesurée dans une direction parallèle aux deux surfaces opposées parallèles entre elles 7a, 7b et perpendiculaire à l’axe central E ; et une longueur de poignée D3, mesurée dans une direction parallèle à l’axe central E. La largeur de poignée D2 est de 1 à 1,5 fois l’épaisseur de poignée D1, et la longueur de poignée D3 est de 3 fois ou plus l’épaisseur de poignée D1.The handle 7 has a handle thickness D1, measured by the distance between the two opposite surfaces parallel to each other 7a, 7b; a handle width D2, measured in a direction parallel to the two opposite surfaces parallel to each other 7a, 7b and perpendicular to the central axis E; and a handle length D3, measured in a direction parallel to the central axis E. The handle width D2 is 1 to 1.5 times the handle thickness D1, and the handle length D3 is 3 times or plus handle thickness D1.

L’épaisseur de poignée D1 est de 12 à 22 millimètres. Ainsi, les deux surfaces opposées parallèles entre elles 7a, 7b peuvent être prises entre les deux griffes horizontales d’une mâchoire standard de tourelle de tour en maintenant l’axe central E de l’outil de coupe en position horizontale.The handle thickness D1 is 12 to 22 millimeters. Thus, the two opposite surfaces parallel to each other 7a, 7b can be caught between the two horizontal claws of a standard lathe turret jaw while maintaining the central axis E of the cutting tool in a horizontal position.

Le boîtier 1 a une longueur de boîtier D4, mesurée dans une direction parallèle à l’axe central E, et la longueur de poignée D3 fait 50 % à 100 % de la longueur du boîtier D4. Dans le mode de réalisation illustré (voir ) la longueur de poignée D3 est égale à la longueur du boîtier D4.The housing 1 has a housing length D4, measured in a direction parallel to the central axis E, and the handle length D3 is 50% to 100% of the housing length D4. In the illustrated embodiment (see ) the handle length D3 is equal to the housing length D4.

L’outil de coupe assisté par vibration ultrasonique comprend en outre un connecteur de câble 6 installé dans le boîtier 1 et relié au transducteur céramique piézoélectrique 2. Ainsi, le transducteur céramique piézoélectrique 2 peut être raccordé à un générateur de vibration externe 8 par un câble flexible 9 raccordé au connecteur de câble 6. Le transducteur céramique piézoélectrique 2 est conçu pour produire une vibration ultrasonique de 40 kHz lorsqu’il est excité par le générateur de vibration externe 8.The ultrasonic vibration assisted cutting tool further comprises a cable connector 6 installed in the housing 1 and connected to the piezoelectric ceramic transducer 2. Thus, the piezoelectric ceramic transducer 2 can be connected to an external vibration generator 8 by a cable hose 9 connected to cable connector 6. The piezoelectric ceramic transducer 2 is designed to produce a 40 kHz ultrasonic vibration when excited by the external vibration generator 8.

La portée de la présente invention est définie dans les revendications annexées.The scope of the present invention is defined in the appended claims.

Claims (8)

Outil de coupe assisté par vibration ultrasonique pour tour, comprenant un boîtier (1), un transducteur céramique piézoélectrique (2) logé dans le boîtier (1), et une sonotrode (3), qui sont axisymétriques et alignés sur un axe central (E), ainsi qu’une pointe de coupe (5), dans lequel :
le boîtier (1) a la forme d’un vase avec une extrémité proximale fermée, une paroi périphérique disposée autour du transducteur céramique piézoélectrique (2), une extrémité distale ouverte, et une poignée (7) qui s’étend depuis un côté de la paroi périphérique et qui est conçue pour être saisie par une mâchoire de tourelle de tour ;
la sonotrode (3) est fixée à l’extrémité distale ouverte du boîtier (1) par une plaque de connexion (4) et comporte une extrémité proximale en contact avec le transducteur céramique piézoélectrique (2) ; et
la pointe de coupe (5) est supportée sur une extrémité distale de la sonotrode (3) ;
caractériséen ce que :
la poignée (7) est un bossage allongé qui s’étend depuis la paroi périphérique du boîtier (1) et le long d’au moins une partie de celle-ci dans une direction parallèle à l’axe central (E), et qui comporte deux surfaces opposées parallèles entre elles (7a, 7b) et parallèles à l’axe central (E), dimensionnées pour être tenues entre deux griffes horizontales de la mâchoire de tourelle de tour ; et
le transducteur céramique piézoélectrique (2) fournit une vibration ultrasonique dans une direction alignée sur l’axe central (E) et la pointe de coupe (5) a une direction d’avancée en profondeur parallèle à la direction de la vibration ultrasonique.
Ultrasonic vibration assisted cutting tool for a lathe, comprising a casing (1), a piezoelectric ceramic transducer (2) housed in the casing (1), and a sonotrode (3), which are axisymmetric and aligned on a central axis (E ), as well as a cutting tip (5), in which:
the housing (1) has the shape of a vase with a closed proximal end, a peripheral wall arranged around the piezoelectric ceramic transducer (2), an open distal end, and a handle (7) which extends from one side of the peripheral wall and which is designed to be gripped by a tower turret jaw;
the sonotrode (3) is fixed to the open distal end of the casing (1) by a connection plate (4) and has a proximal end in contact with the piezoelectric ceramic transducer (2); and
the cutting tip (5) is supported on a distal end of the sonotrode (3);
characterized in that:
the handle (7) is an elongated boss which extends from the peripheral wall of the casing (1) and along at least a part thereof in a direction parallel to the central axis (E), and which has two opposed surfaces parallel to each other (7a, 7b) and parallel to the central axis (E), dimensioned to be held between two horizontal claws of the tower turret jaw; and
the piezoelectric ceramic transducer (2) provides ultrasonic vibration in a direction aligned with the central axis (E) and the cutting tip (5) has a depth advancing direction parallel to the direction of ultrasonic vibration.
Outil de coupe assisté par vibration ultrasonique selon la revendication 1, dans lequel la poignée (7) a une épaisseur de poignée (D1), mesurée par la distance entre les deux surfaces opposées parallèles entre elles (7a, 7b) ; une largeur de poignée (D2), mesurée dans une direction parallèle aux deux surfaces opposées parallèles entre elles (7a, 7b) et perpendiculaire à l'axe central (E) ; et une longueur de poignée (D3), mesurée dans une direction parallèle à l'axe central (E), et dans lequel la largeur de poignée (D2) est de 1 à 1,5 fois l'épaisseur de poignée (D3), et la longueur de poignée (D3) est d'au moins 3 fois l'épaisseur de poignée (D1).Ultrasonic vibration-assisted cutting tool according to claim 1, wherein the handle (7) has a handle thickness (D1), measured by the distance between the two opposing surfaces parallel to each other (7a, 7b); a handle width (D2), measured in a direction parallel to the two opposing surfaces parallel to each other (7a, 7b) and perpendicular to the central axis (E); and a handle length (D3), measured in a direction parallel to the central axis (E), and in which the handle width (D2) is 1 to 1.5 times the handle thickness (D3), and the handle length (D3) is at least 3 times the handle thickness (D1). Outil de coupe assisté par vibration ultrasonique selon la revendication 2, dans lequel le boîtier (5) a une longueur de boîtier (D4), mesurée dans une direction parallèle à l’axe central (E), et la longueur de poignée (D3) fait 50 % à 100 % de la longueur de boîtier (D4).Ultrasonic vibration assisted cutting tool according to claim 2, wherein the housing (5) has a housing length (D4), measured in a direction parallel to the central axis (E), and the handle length (D3) is 50% to 100% of the case length (D4). Outil de coupe assisté par vibration ultrasonique selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l'épaisseur de poignée (D1) est de 12 à 22 millimètres.Ultrasonic vibration assisted cutting tool according to claim 2 or 3, wherein the handle thickness (D1) is 12 to 22 millimetres. Outil de coupe assisté par vibration ultrasonique selon la revendication 1, comprenant en outre un connecteur de câble (6) installé dans le boîtier (1) et relié au transducteur céramique piézoélectrique (2), dans lequel par le connecteur de câble (6) le transducteur céramique piézoélectrique (2) peut être raccordé à un générateur de vibration externe (8) au moyen d’un câble flexible (9).Ultrasonic vibration assisted cutting tool according to claim 1, further comprising a cable connector (6) installed in the housing (1) and connected to the piezoelectric ceramic transducer (2), wherein by the cable connector (6) the piezoelectric ceramic transducer (2) can be connected to an external vibration generator (8) by means of a flexible cable (9). Outil de coupe assisté par vibration ultrasonique selon la revendication 5, dans lequel le transducteur céramique piézoélectrique (2) est conçu pour produire une vibration ultrasonique de 40 kHz dans la sonotrode lorsqu’il est excité par le générateur de vibration externe (8).Ultrasonic vibration assisted cutting tool according to claim 5, wherein the piezoelectric ceramic transducer (2) is arranged to produce a 40 kHz ultrasonic vibration in the sonotrode when excited by the external vibration generator (8). Outil de coupe assisté par vibration ultrasonique selon la revendication 1, dans lequel la plaque de connexion (4) comporte des sillons annulaires (11) qui déterminent des amincissements et sont concentriques avec l’axe E, lesdits sillons annulaires (11) étant formés sur les côtés opposés de la plaque de connexion (4).Cutting tool assisted by ultrasonic vibration according to claim 1, wherein the connection plate (4) has annular grooves (11) which determine thinnings and are concentric with the axis E, said annular grooves (11) being formed on opposite sides of the connection plate (4). Outil de coupe assisté par vibration ultrasonique selon la revendication 7, dans lequel la plaque de connexion (4) est formée à une extrémité proximale (3a) de la sonotrode (3).Ultrasonic vibration assisted cutting tool according to claim 7, wherein the connection plate (4) is formed at a proximal end (3a) of the sonotrode (3).
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