Fraise en bout La présente invention concerne une fraise en bout comportant des lames rapportées.
Les fraises de cette nature comportent une tête de fraise en forme de disque présentant dans sa péri phérie des encoches servant à loger les tiges des lames. Des éléments rapportés en forme de clavettes en biseau, de rondelles ou de ces deux formes, ser vant à régler la position des lames dans le sens radial, sont intercalés entre les tiges et le fond des encoches et les lames sont fixées par des vis à tête qui passent dans des trous des tiges et des éléments rapportés et se vissent dans la tête.
L'invention a pour but de fournir une fraise de cette nature qui comporte un plus grand nombre de lames que jusqu'à présent et peut être ajustée plus facilement et plus rapidement.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution et des variantes de la fraise en bout objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 sont des élévations de face res pectivement d'une fraise extérieure à tailler les faces concaves des dents d'une roue d'engrenage et d'une fraise intérieure à tailler les faces convexes des dents.
Les fig. 3 et 4 sont des, coupes radiales respec tives suivant la ligne 3-3 de la fig. 1, et la ligne 4-4 de la fig. 2.
La fig. 5 est une coupe partielle à plus grande échelle passant par la vis de retenue de la lame et la portion adjacente de la tête de la fraise.
La fig. 6 est une coupe partielle semblable de la vis de retenue d'une fraise ordinaire.
La fig. 7 est une élévation latérale d'une fraise ordinaire à droite comportant une lame de coupe extérieure, et les fig. 8 et 9 sont des élévations latérales sem blables respectivement d'une fraise à droite et d'une fraise à gauche. Il est avantageux d'augmenter le nombre de lames d'une fraise au point de vue de la productivité de la machine à fraiser les roues d'engrenage et de la durée de vie des lames. Mais il en résulte que la largeur des portions qui séparent les encoches de la tête logeant les lames diminuent, ainsi que la distance entre les vis adjacentes de retenue des lames. De ce fait, la rigidité de la fraise diminue et elle est plus difficile à ajuster.
Pour ajuster les lames, on desserre la vis de retenue de chaque lame autour de la fraise, on règle la clavette en biseau et on resserre la vis. On a constaté qu'en desserrant et resserrant les vis on dérange la position de la lame adjacente déjà réglée et que, plus la largeur des intervalles entre les encoches diminue et les vis se rapprochent, plus ce dérangement s'accentue. On a considéré jusqu'à présent que ce facteur avait pour effet de limiter le nombre de lames pouvant être montées dans la pra tique sur une fraise d'un diamètre donné.
On peut augmenter la rigidité des têtes en les confectionnant en acier à outils trempé à caeur, mais il en résulte une autre difficulté plus grave. Pour fixer solidement la lame contre la face antérieure de la tête de la fraise, on frappe légèrement sur la lame avec un outil approprié juste avant de resserrer la vis de retenue. Si la tête est en acier trempé, la lame a fortement tendance à sauter hors de la tête au moment où l'on frappe sur elle. On a constaté qu'on peut éviter d'avoir à frapper sur la lame en inclinant les vis de retenue de façon qu'au moment où on les serre elles font venir des butées des lames contre la face antérieure de la tête.
Mais cette opération a pour effet de déranger davantage les lames adja centes et on a constaté avec surprise que les fraises à droite sont dérangées dans une plus large mesure que les fraises à gauche. Une fraise à droite est une fraise qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, observée par derrière.
On a remédié aux inconvénients précités en com binant entre elles trois caractéristiques et en obtenant ainsi des fraises en acier trempé à coeur qui s'ajus tent facilement et comportent un plus grand nombre de lames que jusqu'à présent. Ces caractéristiques sont les suivantes :
a) on incline les vis de retenue de façon à serrer fortement les lames contre la face antérieure de la tête, b) on dispose sur les extrémités des lames des butées qui viennent en contact avec la face antérieure de la tête et qui se rapprochent de la tête en faisant tourner la lame dans le sens de serrage de sa vis de fixation, et c) on donne à l'angle du flanc de pression des filets une valeur voisine ou inférieure à l'angle de frottement statique. La forme de construction de la fraise et le moyen de combiner ces trois caractéristiques pour arriver au résultat qu'on désire sont décrits ci-après.
La fraise des fig. 1 et 3 est du type à droite et comporte une tête 10 en acier à outils trempé à coeur, percé d'un trou conique 11 de logement du nez de la broche d'une machine à tailler les roues d'engre nage. Une plaque 12 fixée sur la tête par des. vis 13 comporte un siège 14 de la tête d'une vis (non repré sentée) qui fixe la fraise sur la broche. La tête com porte sur sa périphérie plusieurs encoches. 16 de logement des lames, séparées par des intervalles 17. Ces encoches sont orthogonales, leurs faces latérales opposées sont dans des plans parallèles, parallèles à l'axe 15 et à égale distance de cet axe.
Des clavettes en biseau 18 se logent sur les parois des fonds des encoches. Ces parois du fond sont légèrement incli nées par rapport à l'axe de la fraise (fig. 3), de sorte que les faces supérieures 19 des clavettes sont paral lèles à l'axe de la fraise. Les faces 19 des clavettes et les parois du fond des encoches sont perpendicu laires aux parois latérales des encoches. Des ron delles 21 à faces supérieure et inférieure parallèles sont posées sur les clavettes en biseau. Les faces infé rieures 22 des tiges 23 des lames de la fraise repo sent sur les faces supérieures des rondelles.
Les faces latérales 24 des tiges des lames (fig. 8) sont planes et parallèles et en contact avec les parois latérales parallèles des encoches de façon à s'y loger étroi tement. Les portions de coupe 25 des lames viennent en saillie en avant de la tête 10. Chaque lame (fig. 8) comporte une butée 26 s'appliquant contre la face antérieure 27 de l'intervalle adjacent 17 de la tête. La butée des lames de la fraise à droite représentée se trouve sur le bord antérieur ou menant de la lame.
Les lames sont fixées sur la tête par des, vis de retenue 28 qui passent dans des trous dans le pro longement l'un de l'autre des tiges des lames, des rondelles et des clavettes en biseau et se vissent dans des trous de la tête. Les axes 29 des vis sont dans des plans radiaux, c'est-à-dire des plans tels que 3-3, qui passent par l'axe 15 de la fraise. Ces plans sont parallèles et à mi-distance entre les faces latérales des encoches correspondantes. Les têtes 31 des vis reposent sur les faces supérieures inclinées 32 des tiges des lames.
L'inclinaison des faces 32 par rap port à celle des faces 22 des tiges des lames et l'in clinaison correspondante des axes 29 des vis par rap port au plan de rotation de la fraise sont un peu plus grandes que l'inclinaison minimum, ce qui donne la certitude que la lame vient en arrière lorsqu'on serre les vis 28, de façon à appliquer fortement les butées 26 contre la face antérieure 27 de la tête de la fraise. Dans la pratique, cette inclinaison est de 100.
On règle la position des lames dans le sens radial en faisant tourner les vis 33 de réglage des clavettes pour faire venir en avant ou en arrière les clavettes dans les encoches. Ainsi qu'on peut le voir, les vis 33 de réglage des clavettes se vissent dans la tête de la fraise et pénètrent dans des évidements 34 des clavettes. Les axes des vis 33 sont dans les mêmes plans radiaux que les axes 29 des vis de retenue des lames correspondantes.
Les filets des vis de retenue des lames (fig. 5) sont de forme trapézoïdale, l'angle du flanc de pres sion est de 70 et l'angle du flanc postérieur de 45 , c'est-à-dire que l'angle du flanc de pression 35 est à un angle A de 71, par rapport à la perpendiculaire à l'axe de la vis et celui du flanc postérieur 36 est à un angle B de 45 par rapport à cette perpendicu laire.
On a constaté qu'en montant des vis de ce type dans d'autres fraises ordinaires au lieu des vis habi tuelles dont les angles A' et B' des filets sont comme d'habitude de 300 chacun, le serrage et le desser rage des vis donnent lieu à des dérangements sensi blement moindres des lames adjacentes quoique, ainsi qu'on le verra plus loin, on ne remédie pas complètement par cette mesure aux difficultés pré citées au moment de l'ajustage des fraises.
On suppose que la raison de ce perfectionne ment est la suivante: lorsque l'angle A est pres que égal ou inférieur à l'angle de frottement stati que des surfaces en. acier lubrifiées, la charge axiale de la vis, représentée par le vecteur 37, ne peut pas compenser la résistance de frottement de la surface 35 au mouvement latéral, de sorte que la force du vecteur 38, qui dans tous les cas est très faible, ne peut pas faire avancer le métal de la tête 10 autour de la vis dans le sens transversal, c'est-à-dire dans la direction du vecteur 38.
En se reportant à la fig. 1, on voit que, si les efforts transversaux 38" qui résul tent du serrage ou du desserrage des vis de retenue des lames sont assez faibles pour ne pas se trans mettre à la zone intermédiaire de la tête entre les plans 39 tangents à la zone entre les lames adja centes et contenant entre eux l'intervalle 17, ces efforts ne peuvent exercer aucune influence sur le réglage de la lame adjacente, c'est-à-dire qu'en vis sant ou dévissant la vis ca (fig. 1) on n'exerce aucune influence sur la position de la lame retenue par la vis b.
Il est évident que l'effet produit sur la position de réglage des lames adjacentes s'atténue dans la même mesure en choisissant des vis dont l'angle du flanc de pression est inférieur à 7 , c'est-à-dire est compris entre 0 et 711. Mais ces vis sont difficiles à fabriquer avec la précision nécessaire.
Si on considère des vis, ordinaires (fig. 6) dont les angles A' et B' des flancs de pression et posté rieur sont tous deux de beaucoup supérieurs à l'angle statique de frottement, les forces transversales 38' qui résultent des charges axiales exercées sur les vis 28' sont supérieures à la résistance de frottement de la surface 35' du filet au mouvement de glissement latéral et par suite ce mouvement latéral se produit dans la portion de la tête 10' qui entoure immédiate ment les trous des vis lorsqu'on serre ou desserre les vis. Il en résulte que les efforts 38" qui prennent naissance (fig. 1) se prolongent assez loin dans la zone entre les plans 39, en dérangeant ainsi le réglage d'une lame retenue par une vis adjacente.
La fig. 7 est une élévation latérale semblable à la fig. 8, mais représente une fraise à droite ordi naire, dans laquelle la butée 26' qui s'applique contre la face antérieure 27' de la tête 10' de la fraise se trouve sur l'extrémité postérieure de la lame 25' de la fraise. L'axe 29' de la vis de retenue 28 est égale ment parallèle à la face 27', c'est-à-dire se trouve dans le plan de rotation de la fraise au lieu d'être incliné par rapport à ce plan, comme sur les fig. 1, 3 et 8.
Lorsqu'on serre une vis 28' de cette nature en la faisant tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, le couple engendré par le contact de frotte ment de la tête de la vis a tendance à faire tourner la lame dans le sens des aiguilles d'une montre, en engendrant des forces qui s'exercent sur les inter valles 17' séparant les encoches et sont indiquées par les flèches 39'. On a constaté par des mesures que ces forces font diminuer la cote en largeur 41' des encoches des lames adjacentes et font augmenter les cotes en largeur 42' aux autres extrémités de ces encoches.
Si on modifie la fraise de la fig. 7 de façon à incliner l'axe 29' de la vis (de la même manière que l'axe 29 est incliné sur la fig. 3) et à faire venir la butée 26' contre la surface 27', on constate que les variations des cotes 41' et 42' provoquées par le serrage de la vis augmentent notablement. On en a conclu que l'effort plus considérable exercé sur la lame dans la direction de la flèche 43', en même temps que la force antagoniste exercée par la butée au point 26', constituent un couple de forces ayant tendance à faire tourner davantage la lame dans le sens des aiguilles d'une montre dans la tête, aug mentant ainsi les forces 39' et par suite en modifiant davantage la position de réglage des lames adjacentes.
La fraise des fig. 1, 3 et 8 a été construite en tenant compte de ces considérations.
En serrant la vis 28 (fig. 8), on fait venir la lame en dedans dans la direction de la flèche 43. Cet effort, en même temps que l'effort antagoniste exercé sur la butée 26 et représenté par la flèche 44, cons tituent un couple de forces ayant tendance à faire tourner la lame en sens inverse des aiguilles d'une montre dans la tête. Ce couple s'exerce en sens inverse et par suite a tendance à annuler l'effet exercé par le couple antagoniste représenté par les flèches 39, 39 résultant du couple de frottement dû au mouvement de rotation de la vis 28. Les inter valles 17, 17 ne subissent donc pas les déformations décrites à propos de la fig. 7.
On obtient donc, en combinant les trois caracté ristiques a), b), c) précitées, des fraises qui s'ajustent plus facilement que les fraises connues de toute autre forme de construction analogue. En conséquence, en combinant ces caractéristiques, on peut augmenter le nombre de lames pouvant être disposées sur une fraise d'une dimension donnée sans, exercer d'in fluence nuisible sur ses caractéristiques d'ajustage. Par exemple, la fraise représentée, dont le diamètre nominal est de 19 cm et qui comporte seize lames, est plus facile à régler qu'une fraise ordinaire du même diamètre ne comportant que douze lames.
La fraise des fig. 1 et 3 comporte des lames de coupe extérieures dont les arêtes de coupe latérales 45 à angle aigu décrivent une surface conique inté rieure pendant que la fraise tourne. Cette fraise sert au finissage des faces concaves des roues coniques hélicoïdales et des roues hypoïdes. Les fig. 2 et 4 représentent la même tête de fraise 10, les clavettes en biseau 18, les rondelles 21 et les vis de retenue et de réglage 28 et 33, mais elle comporte des lames de coupe intérieures 25" dont les arêtes de coupe latérales 46 à angle aigu décrivent une surface coni que extérieure. Cette sorte de fraise sert au finissage des faces convexes des, roues d'engrenage.
Les tiges 23' des lames 25" ont la même forme que les tiges 23 et les butées des lames correspondant aux butées 26 de la fig. 8 se trouvent aussi sur les extrémités antérieures des lames 25", puisque ces lames sont destinées à être montées sur une fraise à droite.
La fig. 9 représente la forme des lames conve nant à une fraise à gauche. La tête de la fraise, les rondelles, les clavettes en biseau et les vis sont toutes exactement les mêmes que sur les fig. 1, 3 et 8. La tige 23a de la lame a également la même forme que la tige 23. Seules sont renversées la portion de coupe 25a et la position de la butée de la face antérieure.
La butée 26a se trouve alors sur l'extrémité posté rieure au lieu de l'extrémité antérieure de la lame, de sorte que le couple résultant du mouvement en dedans de la lame provoqué par le serrage de la vis de retenue s'oppose au couple de frottement des vis, ainsi qu'il a été dit à propos des flèches 43, 44 et 39 de la fig. 8. Il est évident qu'au lieu d'échanger les positions des butées 26, 26a entre les bords antes rieur et postérieur des lames, les vis 28 pourraient comporter des filets à gauche au lieu des filets à droite.
Mais, étant donné la grande confusion qui résulterait du fait que les vis de retenue des lames sont presque toujours à pas à droite, il est préfé rable que les filets des vis 28 soient à pas à droite.