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FRAISES ET BROCHES A COUPE INTEGRALE
La présente invention a pour objet un nouveau principe de disposition de la denture des outils appelés "fraises" et "broches",ainsi que de l'obtention de dentures de disposition conforme à ce principe.
Ce principe est le suivant:
La disposition de la dentre des fraises et des broches doit être telle que les copeaux détachés par ces outils soient d'épaisseur constante sur toute leur longueur, cette épaisseur des copeaux ne dépen- dant que des caractéristiques constructives des outils et non de leurs conditions d'utilisation, ces dernières ne faisant varier que la largeur et la longueur des copeaux.
Les fraises et les broches dont la denture est conçue en application de ce principe ont été appelées "Fraises à coupe intégrale" et "Broches à coupe intégrale" car elles permettent l'utilisation intégrale de la capacité de coupe de leur denture.
Il en résulte: 1 ) Dans le cas du fraisage avec ces outils: une avance de la table par tour de la broche beaucoup plus grande qu'avec les fraises à denture classique.
2 ) Dans le cas du brochage avec ces outils: des broches généralement plus courtes que les broches classiques pour les mêmes opérations.
Des dentures de fraises et de broches conformes au principe de disposition énoncé plus haut peuvent être obtenues en disposant en hélice sur un corps d'outil des dents de profil convenable et dont l'arête coupante est orientée ainsi qu'il est décrit dans les quelques exemples d'outils à coupe intégrale qui suivent.
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Description d'une fraise à surfacer du type "rouleau à coupe intérgale"
Une telle fraise se compose essentiellement, comme l'indique la figure I, d'un corps cylindrique muni d'une denture à sa périphérie .
Le corps cylindrique est analogue à celui d'une fraise rouleau classique, avec trou axial et rainure pour clavetage sur la broche de la fraiseuse/
La denture réalisant la coupe intégrale peut être obtenue en disposant les outils élémentaires (dents) qui là composent à inter- valles réguliers suivant une hélice s'enroulant autour du corps. Cette hélice (hélice d'implantation des dents) peut être à pas à droite, ou à gauche.(Une même fraise pouvant d'ailleurs comporter des dents réparties pour moitié suivant une hélice à pas à droite, et pour moitié suivant une hélice à pas à gauche; ceci dans le but de supprimer la composante axiale de la réaction de l'effort de coupe sur la fraise.)
Chaque dent a la forme d'un outil élémentaire (analogue à un outil à charioter de tour) disposé radialement.
Le sens de la rotation de la fraise durant la coupe, celui (droite ou gauche) de l'hélice d'implantation des dents, et l'extrémité de la fraise vers laquelle se trouvent orientées les arêtes coupantes, sont liés entre eux par la loisuivante:
Les arêtes coupantes des dents sont dirigées du côté opposé à celui vers lequel avancerait la fraise si elle était une vis dont le filet serait l'hélice de disposition des dents, et le sens de rotation celui d'utilisation de la fraise.
Les angles de forme des dents sont ceux habituellement employés pour la matière à usiner.
La fig.2 représente la développante de la fraise de la fig.I.
Une telle fraise enlève des copeaux dont l'épaisseur est égale au décalage, parallèlement à l'axe de rotation, de deux dents successives sur l'hélice d'implantation, autrement dit au pas de l'hélice d'implantation des dents divisé par le nombre de dents sur une spire de l'hélice.
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C'est l'épaisseur optimum du copeau détachable par une dent de dimensions données dans un matériau déterminé qui définit le décalage axial des dents successives et par conséquent les caractéris- tiques constructives d'une telle fraise (diamètre du corps, pas de l'hélice d'implantation, etc..)
Le décalage des dents par rapport à une génératrice du corps de la fraise a pour but de régulariser le couple opposé par la fraise à la broche qui l'entraîne. xxxx Description d'une fraise à trancher ou à rainurer, à coupe intégrale
Une telle fraise peut être considérée comme résultant de la mise bout à bout de deux fraises rouleau élémentaire à coupe intégrale, l'une à hélice d'implantation des outils à pas à droite, l'autre à pas à gauche, chaque hélice ne comportant qu'une spire, et les dents de l'une alternant avec les dents de l'autre (fig.3).
Le profil à donner aux dents dépend de celui du fond de-la rainure à obtenir.
La fig.4 représente la développée d'une telle fraise.
Si la largeur de la rainure à pratiquer est assez grande on augmente en con séquence la largeur de la fraise et par suite le nombre de spires d'hélice d'implantation des dents.
XXXX Description d'une fraise à surfacer en bout (fraise tourteau) à coupe intégrale
Une telle fraise se compose (fig.5) d'un corps cylin- drique sur lequel sont implantées, suivant une ou plusieurs hélices, des dents dont les arêtes coupantes se trouvent dans des plans per- pendiculaires à l'axe de la fraise et dirigés (la fraise étant en position de travail) du côté de la surface à dresser.
Le sens de rotation de la fraise, celui du pas de l'hélice d'implantation des dents et l'orientation des arêtes coupantes étant liée par la même loi que dans le cas de la fraise rouleau, l'orientation des arêtes coupantes vers le "bout" de la fraise a comme conséquence d'imposer une hélice d'implantation des dents de pas "à gauche" si la rotation de la fraise, vue de "dessus" la surface à dresser, se fait dans le sens des aiguilles d'une montre, et inversement.
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L'épaisseur des copeaux est ici encore déterminée par le déca lage, parallèlement à l'axe de la fraise, de deux dents consécutives, et est donc constante le long d'un copeau pour une fraise déterminée.
Comme c'est l'épaisseur optimum du copeau qui détermine ce décalage, et que les fraises de ce genre ont généralement un assez grand diamètre, le pas de l'hélice d'implantation (égal à l'épaisseur du copeau multiplié par le nombre de dents par spire) est assez grand et on pourra disposer les dents suivant plusieurs hélices équidistantes. xxxx Description d'une broche à aléser à coupe intégrale
Une telle broche (fig. 6) est essentiellement composée d'un corps cylindrique ou légèrement conique, muni à sa périphérie d'une denture disposée suivant des hélices d'inclinaison Ó par rapport aux génératrices du corps de l'outil/ ,Le corps est analogue à celui d'une broche classique et muni à ses extrémités des organes habituels d'accrochage et de guidage sur la-brocheuse.
Chaque dent se présente comme un outil élémentaire (analogue à un outil à charioter de tour, par exemple) disposé radialement.
Les hélices de disposition des dents sont à pas à droite ou à gauche, une même broche pouvant-d'ailleurs comporter des dents réparties pour moitié suivant des hélices à pas à droite, et pour moitié suivant des hélices à pas à gauche(ceci dans le but d'annuler le moment de torsion appliqué à la broche par los composantes tangentielles des réactions des efforts de coupe de-chaque dent.)
Le sens d'avancement de la broche durant la coupe, celui (droite ou gauche) du pas des hélices d'implantation des dents, et le côté vers lequel soht orientées les arêtes coupantes, sont liés entre eux par la relation suivante:
"les arêtes coupantes des dents sont orientées en sens inverse de celui dans lequel tournerait la broche avançant dans son. sens de coupe, si la broche était une vis dont les filets seraient les hélices d'implantation des dents."
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Le décalage des dents des différentes hélices a pour but de régulariser l'effort de brochage. S'il est (cas de la fig.6) le même pour toutes les hélices, il est égal à un multiple entier (qui est 1 dans le cas de la fig. 6) de la distance entre deux dents consécutives d'une même hélice, divisée par le nombre d'hélices sur la broche.
La hauteur des dents est croissante de l'ayant vers l'arrière de la broche, sur une longueur Il., et constante sur la longueur 12.
La longueur 1- doit être suffisante pour permettre l'accroissement progressif de hauteur des dents depuis une valeur nulle, à l'avant de la broche, jusqu'à la hauteur correspondant à l'épaisseur radiale de matière à enlever, ou une quantité légèrement moindre. e
La longueur 12 tg.Ó où e est l'écartement entre deux hélices d'implantation consécutives (e égale le quotient de la circonférence de la broche par le nombre d'hélices d'implantation des dents.)
La longueur 1est garnie de dents de forme classique, qui assurent la finition de la coupe.
L'épaisseur des copeaux détachés par une telle broche est constante et égale au décalage, par rapport à une génératrice du corps de la broche, de deux dents consécutives sur une hélice. Elle ne dépend que de l'angle et de l'espacement des dents sur une hélice.(Ce dernier étant conditionné par la taille des dents).
En'fait, c'est l'épaisseur optimum de copeau détachable dans un matériau donné qui détermine les caractéristiques de la broche.
Les angles de forme des dents sont ceux habituellement employés pour l'usinage du matériau à brocher.
Description d'une broche à rainurer à coupe intégrale
Une telle broche (fig.7) se présente, en principe comme une broche à aléser du type décrit ci-avant, mais ne comportant de dents que sur une partie de sa surface.(Partie comprise entre gêné-, ratrices distantes de la largeur des rainures à effectuer).
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Afin d'annuler les efforts de torsion sur la broche, il convient, comme pour la broche à aléser, de répartir les dents suivant des hélices à gauche et des hélices à droite, les dents d'une hélice à droite alternant avec celles d'une hélice à gauche. Ceci est de plus généralement nécessité par la forme de rainure à obtenir, nécessitant généralement une coupe radiale sur les deux flancs.
La forme de la rainure détermine le profil à donner aux dents. Dans le cas de la figure, la rainure brochée est une rainure de clavette à flancs parallèles. Les outils élémentares (dents) sont donc à arête coupante sensiblement radiale.
Les fraises et les broches "à coupe intégrale" décrits ci-dessus le sont à titre d'exemple d'application du principe de disposition de la denture en rangées hélicoïdales pour obtenir des outils à "coupe intégrale". C'est ce principe de disposition qui constitue le propre de l'invention, en même temps que le principe lui-même des outils à coupe intégrale, découpant des copeaux d'épaisseur constante.