FR2531647A1 - Bearing housing for rotary knife - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le domaine de l'usinage des matériaux par coupe et a notamment pour objet un outil de coupe rotatif et un mandrin pour sa fixation dans un porte-outil. The present invention relates to the field of machining of materials by cutting and in particular relates to a rotary cutting tool and a mandrel for fixing it in a tool holder.
L'invention trouve son application la plus efficace dans l'industrie des pâtes et des papiers, pour la finition des rouleaux calandreurs pour impression sur papier. The invention finds its most effective application in the pulp and paper industry for the finishing of calendering rolls for printing on paper.
En outre, l'invention peut etre appliquée dans l'usinage des métaux pour la finition ou la demi-finition des métaux et de leurs alliages, ainsi que l'usinage de pièces non métalliques. In addition, the invention can be applied in the machining of metals for the finishing or semi-finishing of metals and their alloys, as well as the machining of non-metallic parts.
A l'heure actuelle, on utilise dans l'industrìe des outils de coupe rotatifs pour la finition et la demi-finition des pièces. La coupe en rotation, qui consiste à faire tourner l'élément taillant et la pièce à usiner autour de leurs axes, permet en général d'élever la tenue de l'élément taillant, de réduire le temps d'usinage et d'améliorer la qualité de la finition en comparaison d'autres types d'usinage par coupe. Currently, rotary cutting tools are used in the industry for finishing and semi-finishing workpieces. Rotational cutting, which consists of rotating the cutting element and the workpiece around their axes, generally makes it possible to increase the resistance of the cutting element, reduce the machining time and improve the quality of finish compared to other types of cutting machining.
Les outils de coupe rotatifs utilisés pour la mise en oeuvre du procédé d'usinage en rotation sont caractérisés par des particularités communes. Par exemple, ils comportent un élément taillant fixé en porte-à-faux sur la broche de l'outil de coupe, montée dans l'ensemble de paliers installé dans le corps de l'outil de coupe. Les conception connues des outils de coupe rotatifs sont caractérisées par une durée de vie insuffisante, une basse rigidité et une quantité élevée de métal consommé pour sa fabrication. The rotary cutting tools used for implementing the rotary machining process are characterized by common features. For example, they comprise a cutting element fixed in overhang on the spindle of the cutting tool, mounted in the set of bearings installed in the body of the cutting tool. The known designs of rotary cutting tools are characterized by an insufficient service life, low rigidity and a high quantity of metal consumed for its manufacture.
Les mandrins connus pour la fixation des outils de coupe rotatifs dans le porte-outil sont constitués d'un corps dans lequel est pratiqué un orifice pour l'outil de coupe, et des éléments de fixation. L'inconvénient de ces mandrins connus réside dans le fait que, lorsqu'on fixe le corps de l'outil de coupe rotatif dans l'orifice du corps du mandrin, l'orifice intérieur du corps de l'outil de coupe rotatif, orifice dans lequel sont montés les paliers d'appui, se déforme sous l'action de l'effort de serrage. Ceci aboutit à une diminution de la durée de vie de l'outil de coupe rotatif et à une baisse de sa rigidité. The known mandrels for fixing the rotary cutting tools in the tool holder consist of a body in which is formed an orifice for the cutting tool, and fixing elements. The disadvantage of these known mandrels lies in the fact that, when the body of the rotary cutting tool is fixed in the orifice of the body of the mandrel, the internal orifice of the body of the rotary cutting tool, orifice in which the support bearings are mounted, deforms under the action of the clamping force. This results in a decrease in the life of the rotary cutting tool and a decrease in its rigidity.
On connaît un outil de coupe rotatif comportant un élément taillant en cuvette, fixé en porte-à-faux sur une broche reposant sur des paliers sollicités par des charges radiales et axiale et logés dans l'orifice du corps, orifice dont la surface extérieure est réalisée sous forme d'une surface de révolution , le palier sur lequel agit la charge axiale étant disposé dans l'orifice du corps de l'outil de coupe entre les paliers sollicités par les charges radiales (E.G.Konovalov, V.A Sidorenko, A.V. There is known a rotary cutting tool comprising a trimming element in a bowl, fixed in overhang on a spindle resting on bearings urged by radial and axial loads and housed in the orifice of the body, orifice whose outer surface is produced as a surface of revolution, the bearing on which the axial load acts being arranged in the orifice of the body of the cutting tool between the bearings stressed by the radial loads (EGKonovalov, VA Sidorenko, AV
Sous, Schémas avancés de l'usinage en rotation des métaux.Under, Advanced diagrams of the rotary machining of metals.
Editions "Nauka et tekhnika", Minsk 1972, page 203, figure 85b).Editions "Nauka and tekhnika", Minsk 1972, page 203, figure 85b).
On connaît également un mandrin pour la fixation d'un outil de coupe rotatif dans un porte-outil, dont le corps possède un orifice où est logé le corps de l'outil de coupe et des orifices où sont placés les éléments de fixation, et est exécuté de manière qu'il entoure partiellement le corps de l'outil de coupe suivant un arc (E*G.Konovalov, V.A. There is also known a mandrel for fixing a rotary cutting tool in a tool holder, the body of which has an orifice in which the body of the cutting tool is housed and orifices in which the fixing elements are placed, and is executed in such a way that it partially surrounds the body of the cutting tool in an arc (E * G. Konovalov, VA
Sidorenko, A.V.Sous, "Schémas avancés de l'usinage des matériaux en rotation. Editions Nauka i tekhnika, Minsk 1972, page 189, figure 76).Sidorenko, A.V. Sous, "Advanced diagrams of the machining of rotating materials. Editions Nauka i tekhnika, Minsk 1972, page 189, figure 76).
Dans la description qui va suivre, pour en simplifier la compréhension, on utilisera au lieu des termes "paliers sollicités par des charges radiales" et "paliers soumis à l'action de la charge axiale, les expressions "paliers d'appui et "paliers de butée', respectivement. In the description which follows, in order to simplify its understanding, we will use instead of the terms "bearings stressed by radial loads" and "bearings subjected to the action of the axial load, the expressions" bearing bearings and "bearings ', respectively.
Lors de l'usinage avec l'outil de coupe rotatif, la paroi de l'outil de coupe est soumise à l'action d'une charge radiale constante en direction de l'endroit où est monté le palier d'appui limité par son secteur. L'épure de la charge locale du corps de l'outil à l'endroit où est monté le palier d'appui se présente sous forme d'une parabole disposée symétriquement par rapport à la ligne d'action de la résultante de la charge radiale sur ledit palier. Il s'ensuit que, dans la direction de la ligne d'action de la résultante de la force radiale, la charge sur le corps de l'outil de coupe est maximale et décroît progressivement dans la direction opposée à celle de la ligne d'action de ladite force. During machining with the rotary cutting tool, the wall of the cutting tool is subjected to the action of a constant radial load in the direction of the place where the support bearing limited by its sector. The diagram of the local load of the tool body at the place where the support bearing is mounted is in the form of a parabola arranged symmetrically with respect to the line of action of the resultant of the radial load. on said bearing. It follows that, in the direction of the line of action of the resultant of the radial force, the load on the body of the cutting tool is maximum and gradually decreases in the direction opposite to that of the line of action of said force.
Dans les conceptions connues des outils de coupe rotatifs, on ne prend pas en considération la nature (loi) de la variation de la charge radiale agissant sur le corps de l'outil de coupe. L'épaisseur de la paroi du corps de l'outil de coupe est identique tant dans le sens de la ligne d'action de la force radiale sur les paliers d'appui que dans le sens opposé. In the known designs of rotary cutting tools, the nature (law) of the variation of the radial load acting on the body of the cutting tool is not taken into consideration. The thickness of the wall of the body of the cutting tool is identical both in the direction of the line of action of the radial force on the support bearings and in the opposite direction.
Pour cette raison, dans la conception connue de l'outil de coupe rotatif, pour en assurer la rigidité la durée de vie désirées, on augmente l'épaisseur de toute la paroi du corps de l'ensemble de broche en augmentant ainsi son encombrement et, par conséquent, la quantité de métal consommé pour sa fabrication. Lorsqu'on diminue l'épaisseur de la paroi du corps de cet outil de coupe, on diminue la rigidité de l'outil de coupe monté dans la broche et, donc, sa durée de vie, et on baisse la tenue de l'élément taillant. For this reason, in the known design of the rotary cutting tool, in order to ensure the rigidity and the desired service life, the thickness of the entire wall of the body of the spindle assembly is increased, thereby increasing its size and , therefore, the amount of metal consumed for its manufacture. When the thickness of the wall of the body of this cutting tool is reduced, the rigidity of the cutting tool mounted in the spindle and therefore its life is reduced, and the resistance of the element is reduced cutting.
Pour extraire du corps de l'outil de coupe le palier sollicité par la charge axiale, on doit réaliser une opération technologique difficile, car il est nécessaire de retirer le palier sollicité par la charge radiale, c'est-à-dire le palier le plus proche de l'élément taillant. Dans la conception connue de l'outil de coupe rotatif, le diamètre extérieur du palier soumis à la charge axiale n'est pas supérieur au diamètre de l'orifice d'assemblage du corps de l'outil de coupe à l'endroit où est logé le palier d'appui le plus proche de ltelement taillant, autrement il serait impossible de réaliser l'assemblage
L'inconvénient de cette conception connue du mandrin pour la fixation de l'outil-de coupe rotatif dans le porteoutil de la machine-outil réside en ce que, lors du serrage (déformation) effectué par les éléments de fixation du corps du mandrin suivant un arc, la surface extérieure du corps de l'outil se déforme ainsi que, par conséquent, sa surface intérieure où est monté l'ensemble de l'outil de coupe. La valeur de l'ellipticité, engendrée à ce moment, de la surface intérieure de l'orifice du corps de l'outil de coupe est de 2 à 5 fois supérieure à la valeur admissible de l'ellipticité imposée pour la fabrication de l'orifice d'assemblage du corps de l'outil de coupe pour les paliers d'appui. En conséquence, la rigidité de l'outil de coupe rotatif et sa durée de vie diminuent et la tenue de l'élément taillant pendant le processus d'usinage décroît elle aussi.En diminuant l'effort de serrage exercé par les éléments de fixation suivant l'arc du corps du mandrin, on diminue la solidité de la fixation du corps de l'outil de coupe dans le mandrin, ce qui conduit à la formation de vibrations pendant le processus d'usinage.To extract from the body of the cutting tool the bearing urged by the axial load, a difficult technological operation must be carried out, since it is necessary to remove the bearing urged by the radial load, that is to say the bearing the closer to the cutting element. In the known design of the rotary cutting tool, the outside diameter of the bearing subjected to the axial load is not greater than the diameter of the assembly orifice of the body of the cutting tool at the place where housed the bearing closest to the cutting element, otherwise it would be impossible to carry out the assembly
The drawback of this known design of the mandrel for fixing the rotary cutting tool in the tool holder of the machine tool is that, during tightening (deformation) carried out by the fixing elements of the body of the following mandrel. an arc, the outer surface of the tool body is deformed as well as, consequently, its inner surface where the assembly of the cutting tool is mounted. The value of the ellipticity, generated at this time, of the internal surface of the orifice of the body of the cutting tool is 2 to 5 times greater than the admissible value of the ellipticity imposed for the manufacture of the orifice for assembling the body of the cutting tool for the support bearings. As a result, the rigidity of the rotary cutting tool and its service life decrease and the holding of the cutting element during the machining process also decreases. By reducing the clamping force exerted by the following fixing elements the arc of the body of the mandrel, the solidity of the fixing of the body of the cutting tool in the mandrel is reduced, which leads to the formation of vibrations during the machining process.
On peut diminuer la valeur de l'ellipticité formée dans l'orifice d'assemblage du corps de l'outil de coupe en augmentant l'épaisseur de la paroi du corps de l'outil de coupe, ce qui entraîne une augmentation de la quantité de métal nécessaire à la fabrication tant de l'outil de coupe lui même que du mandrin pour sa fixation dans le porte-outil, et un accroissement correspondant du coût de sa fabrication. Dans la plupart des cas,# l'augmentation de l'encombrement du mandrin rend impossible son application dans les machines-outils universelles d'usinage des métaux. The value of the ellipticity formed in the assembly orifice of the body of the cutting tool can be reduced by increasing the thickness of the wall of the body of the cutting tool, which results in an increase in the quantity. of metal necessary for the manufacture both of the cutting tool itself and of the mandrel for fixing it in the tool holder, and a corresponding increase in the cost of its manufacture. In most cases, # the increase in the size of the mandrel makes it impossible to apply it in universal machine tools for metalworking.
On s'est donc proposé de mettre au point un outil de coupe rotatif et un mandrin pour sa fixation dans le porteoutil de la machine-outil, qui, étant réuni en un ensemble, permettraient d'augmenter au maximum la rigidité et la durée de vie de l'outil de coupe rotatif, d'élever la tenue de l'élément taillant et de réduire, en même temps, la quantité de métal consommée pour la fabrication. It has therefore been proposed to develop a rotary cutting tool and a mandrel for fixing it in the tool holder of the machine tool, which, being joined together, would make it possible to increase as much as possible the rigidity and the duration of life of the rotary cutting tool, to increase the resistance of the cutting element and at the same time reduce the amount of metal consumed for manufacturing.
Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un outil de coupe rotatif comportant un- corps dont la surface extérieure est exécutée sous forme d'une surface de révolution, avec un orifice dans lequel sont logés des paliers soumis à des charges radiales et entre lesquels est placé un palier sollicité par la charge axiale, et qui portent une broche à laquelle est fixé un élément taillant en cuvette, carac térisé, selon l'invention, en ce que l'orifice du corps est exécuté d'une manière excentrique par rapport à sa surface extérieure et que leurs axes géométriques se trouvent dans un plan faisant fonction de plan de symétrie, des orifices filetés pour la fixation du corps de l'outil de coupe dans le mandrin étant pratiqués dans le corps de l'outil de coupe, du côté opposé au sens du décalage d'excentricité aux endroits où sont placés les paliers sollicités par les charges radiales,et les orifices filetés pour la fixation du corps de l'outil de coupe dans le mandrin étant pratiqués du côté de la surface extérieure dudit corps. The problem thus posed is solved using a rotary cutting tool comprising a body whose external surface is executed in the form of a surface of revolution, with an orifice in which are housed bearings subjected to radial loads. and between which is placed a bearing biased by the axial load, and which carry a spindle to which is fixed a cup cutting element, charac terized, according to the invention, in that the orifice of the body is executed in a way eccentric with respect to its outer surface and their geometric axes lie in a plane acting as a plane of symmetry, threaded holes for fixing the body of the cutting tool in the mandrel being formed in the body of the tool of cutting, on the side opposite the direction of the eccentricity offset at the places where the bearings stressed by the radial loads are placed, and the threaded holes for fixing the body of the cutting tool in the mandrel being formed on the side of the outer surface of said body.
En réalisant l'orifice du corps de l'outil de coupe d'une manière excentrique par rapport à la surface extérieure du corps, on assure l'obtention d'un corps dont la paroi d'épaisseur minimale est situé du côté correspondant au sens du décalage d#excentricité. Dans ce cas, l'épaisseur de la paroi croît progressivement suivant une loi parabolique, et du côté opposé au décalage d'excentricité, elle atteint sa valeur maximale; Dans cette conception de l'outil de coupe, on tient compte de la nature parabolique de la variation de la charge radiale agiss#ant pendant le processus d'usinage sur la paroi du corps de outil de coupe.Il convient de noter que dans la direction de la ligne d'action de la force radiale maximale, l'épaisseur de la paroi du corps de l'outil de coupe est maximale, et aux endroits du corps où la valeur de l'effort radial est inférieure à sa valeur maximale, l'épaisseur de la paroi du corps de l'outil de coupe est minimale. Du fait que la nature de la variation de l'épaisseur de la paroi du corps de l'outil de coupe correspond à la nature de la variation de la charge radiale agissant sur celle-ci, on a réussi à élever sensiblement (de 1,5 à 3 fois) ses performances telles que sa rigidité et sa durée de vie. By making the opening of the body of the cutting tool eccentrically to the external surface of the body, it is ensured that a body is obtained whose wall of minimum thickness is located on the side corresponding to the direction offset eccentricity. In this case, the thickness of the wall gradually increases according to a parabolic law, and on the side opposite the eccentricity offset, it reaches its maximum value; In this design of the cutting tool, account is taken of the parabolic nature of the variation of the radial load acting during the machining process on the wall of the cutting tool body. direction of the line of action of the maximum radial force, the thickness of the wall of the body of the cutting tool is maximum, and in places of the body where the value of the radial force is less than its maximum value, the thickness of the wall of the body of the cutting tool is minimal. Because the nature of the variation in the thickness of the wall of the body of the cutting tool corresponds to the nature of the variation in the radial load acting on it, we have succeeded in substantially raising (by 1, 5 to 3 times) its performance such as its rigidity and its lifespan.
Grâce aux orifices radiaux filetés, on a supprimé la formation du moment de flexion dans les éLéments de fixation et, par conséquent, on a prévenu la formation de vibrations dans l'assemblage du corps de l'outil de coupe avec le mandrin, ce qui augmente la tenue de l'élé- ment taillant pendant le processus d'usinage du fait que les plans d'action des efforts radiaux passant par les paliers d'appui et les endroits de fixation du corps de l'outil de coupe (orifices de fixation radiaux filetés) coïncident dans le mandrin. Thanks to the threaded radial holes, the formation of the bending moment in the fixing elements has been eliminated and, consequently, the formation of vibrations has been prevented in the assembly of the body of the cutting tool with the mandrel, which increases the resistance of the cutting element during the machining process because the action planes of the radial forces passing through the support bearings and the places of attachment of the body of the cutting tool (orifices of radial threaded fasteners) coincide in the chuck.
Dans le but de diminuer la quantité de métal consommé pour la fabrication de l'outil de coupe et diminuer la main d'oeuvre nécessaire à sa fabrication, il est rationnel que le corps de l'outil de coupe soit exécuté cylindrique à gradins. Dans ce cas, il est avantageux que celui des gradins du corps de coupe dont le diamètre de la surface extérieure est le plus grand, soit disposé au voisinage immédiat de l'élément taillant, car cette partie du corps de l'outil de coupe renferme le palier d'appui de l'outil de coupe, palier le plus proche de l'élément taillant, dont dépend la durée de vie de l'outil de coupe lui-même, car ce palier est celui qui est soumis aux plus fortes charges pendant le processus d'usinage.L'autre partie du corps de l'outil de coupe, dont le diamètre de la surface extérieure est le plus petit, abrite un aplier d'appui sur lequel agit un effort radial inférieur de 3 à 5 fois (selon les particularités de la conception de l'outil de coupe) à celui agissant sur le palier d'appui disposé le plus près de l'élément taillant. Vu que cette partie du corps de l'outil de coupe n'influe pas sur la durée de vie de l'outil de coupe lui-même et est soumise à des charges moins fortes pendant l'usinage, le diamètre extérieur du corps peut être sensiblement diminué à l'endroit du montage de ce palier. Ceci n'influe pas défavorablement sur les caractéristiques d'utilisation de l'outil de coupe rotatif tout en permettant de diminuer la quantité de métal nécessaire à sa fabrication. In order to decrease the quantity of metal consumed for the manufacture of the cutting tool and to reduce the manpower necessary for its manufacture, it is rational that the body of the cutting tool is executed cylindrical with steps. In this case, it is advantageous that that of the steps of the cutting body whose diameter of the outer surface is the largest, is arranged in the immediate vicinity of the cutting element, since this part of the body of the cutting tool contains the bearing for the cutting tool, the bearing closest to the cutting element, on which the lifetime of the cutting tool itself depends, because this bearing is the one which is subjected to the highest loads during the machining process The other part of the body of the cutting tool, with the smallest diameter of the external surface, houses a support plate on which acts a radial force less than 3 to 5 times (according to the particularities of the design of the cutting tool) to that acting on the support bearing arranged closest to the cutting element. Since this part of the body of the cutting tool does not affect the life of the cutting tool itself and is subjected to less heavy loads during machining, the outside diameter of the body can be significantly reduced at the place of mounting of this bearing. This does not have an unfavorable influence on the characteristics of use of the rotary cutting tool while making it possible to reduce the quantity of metal necessary for its manufacture.
Pour permettre, lors de l'assemblageSle montage du palier sollicité par la charge axiale dans le corps de l'outil de coupe, et pour permettre son extraction du corps de l'outil de coupe lors du désassemblage , il est raisonnable de pratiquer un évidement en face dudit palier, du côté de la surface chargée du corps et perpendiculairement au plan de symétrie de l'outil de coupe.Dans ce cas, pour retirer le palier soumis à l'action de la charge axiale, on n'a pas besoin de retirer au préalable le palier sollicité par la charge radiale, et c'est pourquoi on peut monter dans le corps de l'outil de coupe le palier sollicité par la charge axiale, dont le diamètre extérieur est plus grand que le diamètre intérieur de l'orifice d'assemblage du corps de l'outil de coupe à-l'endroit du montage du palier d'appui le plus proche de l'élément taillant. To allow, during assembly The mounting of the bearing stressed by the axial load in the body of the cutting tool, and to allow its extraction from the body of the cutting tool during disassembly, it is reasonable to make a recess opposite said bearing, on the side of the loaded surface of the body and perpendicular to the plane of symmetry of the cutting tool. In this case, to remove the bearing subjected to the action of the axial load, there is no need to remove the bearing requested by the radial load beforehand, and that is why one can mount in the body of the cutting tool the bearing stressed by the axial load, the outside diameter of which is greater than the inside diameter of the 'orifice for assembling the body of the cutting tool at the mounting location of the support bearing closest to the cutting element.
En augmentant le diamètre extérieur du palier sollicité par la charge axiale, on augmente le diamètre suivant lequel sont disposés ses corps de roulement, et on augmente, par cela même, la résistance de la broche de l'outil de coupe aux vibrations, la rigidité et la durée de vie de l'outil de coupe rotatif lui-même. Il a été établi qu'unê augmentation de 10% du diamètre du palier soumis à l'action de la charge axiale se traduit par une même augmentation de la rigidité et de la durée de vie de l'outil de coupe rotatif qu'on peut obtenir en augmentant de 25 à 40% la distance entre les paliers soumis à l'action de la charge radiale. Toutefois, l'augmentation de la distance entre les paliers d'appui augmente l'encombrement de l'outil de coupe, la quantité de métal consommé pour sa fabrication, ainsi que les difficultés de sa fabrication.By increasing the outside diameter of the bearing stressed by the axial load, the diameter along which its rolling bodies are arranged is increased, and the resistance of the cutting tool spindle to vibrations is thereby increased, the rigidity and the life of the rotary cutting tool itself. It has been established that a 10% increase in the diameter of the bearing subjected to the action of the axial load results in the same increase in the rigidity and the life of the rotary cutting tool that can be obtain by increasing the distance between the bearings subjected to the action of the radial load from 25 to 40%. However, increasing the distance between the support bearings increases the size of the cutting tool, the amount of metal consumed for its manufacture, as well as the difficulties of its manufacture.
Le problème exposé plus haut est aussi résolu à l'aide d'un mandrin destiné à fixer dans un porte-outil l'outil de coupe, mandrin dont le corps possède un orifice dans lequel est logé le corps de l'outil de coupe et des orifices pour des éléments de fixation, et est exécuté de manière à entourer partiellement le corps de l'outil de coupe suivant un arc, caractérisé, selon l'invention, en ce qu'il comporte des secteurs extrêmes s'appliquant sur la surface extérieure du corps de l'outil suivant un arc,et un secteur central disposé entre lesdits secteurs avec un jeu par rapport à ladite sur face1 lue corps du mandrin étant exécuté de manière à envelopper le corps de l'outil de coupe suivant un angle compris entre 900 et 1800, et les orifices pour les éléments de fixation étant coaxiaux aux orifices filetés du corps de l'outil de coupe. The problem described above is also solved with the aid of a mandrel intended to fix the cutting tool in a tool holder, a mandrel whose body has an orifice in which the body of the cutting tool is housed and orifices for fastening elements, and is executed so as to partially surround the body of the cutting tool according to an arc, characterized, according to the invention, in that it comprises end sectors applying to the surface outside of the tool body in an arc, and a central sector disposed between said sectors with a clearance with respect to said face1, read the body of the mandrel being executed so as to wrap the body of the cutting tool at an angle included between 900 and 1800, and the holes for the fastening elements being coaxial with the threaded holes in the body of the cutting tool.
Les secteurs extrêmes s'appliquant sur la surface du corps de l'outil de coupe suivant un arc permettent une application plus intime du corps de l'outil de coupe sur lesditssecteurs, car le rayon des arcs des secteurs extrêmes correspond au rayon de la surface extérieure du corps de l'outil de coupe. The extreme sectors applying to the surface of the body of the cutting tool along an arc allow a more intimate application of the body of the cutting tool on said sectors, because the radius of the arcs of the extreme sectors corresponds to the radius of the surface. outside of the cutting tool body.
Le secteur central logé entre les secteurs extrêmes avec un certain jeu par rapport à la surface du corps de l'outil de coupe permet d'assurer une répartition régulière, sur les secteurs extrêmes du mandrin, de la charge qui résulte de l'effort radial de coupe, car dans le plan de son action (de l'effort radial) la surface extérieure du corps de l'outil de coupe n'entre pas en contact avec la surface de l'orifice du corps du mandrin.Pour faciliter le montage du corps de l'outil de coupe dans le mandrin, il est nécessaire que l'angle d'enveloppement maximal du corps de l'outil de coupe par le corps du mandrin aille jusqu'à 1800, car dans le cas contraire, pour relier le corps de l'outil de coupe à la surface de l'orifice du corps du mandrin, il faudrait assurer au préalable plus strictement leur coaxialité, ce qui compliquerait l'assemblage et augmenterait la quantité de métal nécessaire à la fabrication du mandrin.The central sector housed between the extreme sectors with a certain clearance relative to the surface of the body of the cutting tool makes it possible to ensure a regular distribution, over the extreme sectors of the mandrel, of the load which results from the radial force. cutting, because in the plane of its action (of the radial force) the external surface of the body of the cutting tool does not come into contact with the surface of the orifice of the body of the mandrel. of the body of the cutting tool in the chuck, it is necessary that the maximum wrapping angle of the body of the cutting tool by the body of the chuck goes up to 1800, because otherwise, to connect the body of the cutting tool on the surface of the orifice of the body of the mandrel, it would be necessary to ensure their coaxiality more strictly beforehand, which would complicate the assembly and would increase the quantity of metal necessary for the manufacture of the mandrel.
Il n'est pas recommandé que ledit angle d'enveloppement soit inférieur à 900, car ceci pourrait provoquer des vibrations du corps de l'outil de coupe pendant l'usinage sous l'effet des pressions unitaires élevées sur les secteurs extrêmes du mandrin.It is not recommended that said wrapping angle be less than 900, as this could cause vibrations of the body of the cutting tool during machining under the effect of high unit pressures on the end sectors of the mandrel.
Il est avantageux de réaliser les orifices pour les éléments de fixation dans le corps du mandrin coaxialement aux orifices filetés du corps de l'outil de coupe. Dans le cas contraire, la fixation du corps de l'outil de coupe dans l'orifice du corps du mandrin serait extrêmement difficile. Le corps de l'outil de coupe est fixé dans l'orifice du corps du mandrin à l'aide d'éléments bien connus, tels que vis, goujons, etc., qui sont engagés dans les orifices pour les éléments de fixation du corps du mandrin et vissés dans les orifices filetés du coté de la surface extérieure du corps de l'outil de coupe, en appliquant la surface extérieure du corps de l'outil de coupe contre les secteurs extrêmes du mandrin. It is advantageous to make the holes for the fastening elements in the body of the mandrel coaxially with the threaded holes in the body of the cutting tool. Otherwise, fixing the body of the cutting tool into the hole in the body of the mandrel would be extremely difficult. The body of the cutting tool is fixed in the hole in the body of the chuck by means of well-known elements, such as screws, studs, etc., which are engaged in the holes for the body fixing elements. of the mandrel and screwed into the threaded holes on the side of the exterior surface of the body of the cutting tool, applying the exterior surface of the body of the cutting tool against the end sectors of the mandrel.
Le mandrin assure une fixation fiable du corps de l'outil de coupe sans déformation de la surface intérieure de l'orifice dans lequel sont logés les paliers à billes. The mandrel ensures reliable fixing of the body of the cutting tool without deformation of the internal surface of the orifice in which the ball bearings are housed.
Ceci est dû à ce que
- les efforts de serrage des éléments de fixation ne provoquent pas la déformation de la surface extérieure du corps de l'outil de coupe mais augmente la force (solidité) de son application sur les secteurs extrêmes;
- les efforts de serrage des éléments de fixation ne provoquent pas la déformation du corps du mandrin.This is because
- the clamping forces of the fastening elements do not cause the external surface of the body of the cutting tool to deform but increase the force (solidity) of its application to the extreme sectors;
- the clamping forces of the fastening elements do not cause the body of the mandrel to deform.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnes uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels::
- la figure 1 représente une vue d'ensemble d'un outil de coupe rotatif dans le corps duquel est exécuté un orifice excentrique par rapport à sa surface extérieure, conformément à l'invention (vue en coupe longitudinale);
- la figure 2 est une vue suivant la flèche A de la figure 1;
- la figure 3 est une vue en coupe suivant III-III de la figure 2;
- la figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 2 (tournée de 900);
- la figure 5 montre une vue d'ensemble d'un outil de coupe rotatif dont la surface extérieure du corps est de forme cylindrique à gradins, suivant un mode de réalisation de l'invention (vue en coupe longitudinale);
- la figure 6 est une vue en coupe suivant VI-VI de la figure 5;;
- la figure 7 représente une vue d'ensemble d'un man drin pour la fixation de l'outil de coupe dans le porte-outil, selon l'invention (vue en coupe longitudinale);
- la figure 8 est une vue suivant la flèche B de la figure 7 (tournée de 900);
- la figure 9 est une vue en coupe suivant IX-IX de la figure 8 (outrnée de 900). The invention will be better understood and other objects, details and advantages thereof will appear more clearly in the light of the explanatory description which will follow of various embodiments given solely by way of nonlimiting examples with reference to the non-limiting drawings. annexed limitative in which:
- Figure 1 shows an overview of a rotary cutting tool in the body of which is run an eccentric orifice relative to its outer surface, according to the invention (view in longitudinal section);
- Figure 2 is a view along arrow A of Figure 1;
- Figure 3 is a sectional view along III-III of Figure 2;
- Figure 4 is a sectional view along IV-IV of Figure 2 (turned 900);
- Figure 5 shows an overview of a rotary cutting tool whose outer surface of the body is of cylindrical stepped shape, according to one embodiment of the invention (view in longitudinal section);
- Figure 6 is a sectional view along VI-VI of Figure 5 ;;
- Figure 7 shows an overview of a man drin for fixing the cutting tool in the tool holder, according to the invention (view in longitudinal section);
- Figure 8 is a view along arrow B of Figure 7 (turned 900);
- Figure 9 is a sectional view along line IX-IX of Figure 8 (offset by 900).
- la figure 10 est une vue en coupe suivant X-X de la figure 8. - Figure 10 is a sectional view along X-X of Figure 8.
L'outil de coupe rotatif revendiqué, représenté sur la figure 1, comporte un corps 1 dans lequel est montée une broche 2 dans des paliers 3, 4 sollicités par des charges radiales et dans un palier 5 sollicité par la charge axiale. Le palier 5 est disposé entre les paliers d'appui 3 et 4. Un élément taillant 6 est fixé sur-la broche 2 en porte-à-faux. Un écrou 7 prenant appui contre la bague in térieure du palier d'appui 4 limite le déplacement axial de la broche 2. Une bague d'arrêt 8 limite le déplacement axial du palier d'appui 4. L'élément taillant 6 est fixé à la broche 2 par un écrou 9. Une garniture d'étanchéité 10 et un chapeau 11 protègent contre l'encrassement l'ensemble des paliers, comprenant les paliers d t appui 3 et 4 et le palier de butée 5.La surface extérieure 12 du corps 1 est exécutée sous forme d'une surface de révolution à axe géométrique 13. The claimed rotary cutting tool, shown in FIG. 1, comprises a body 1 in which a spindle 2 is mounted in bearings 3, 4 urged by radial loads and in a bearing 5 urged by the axial load. The bearing 5 is disposed between the support bearings 3 and 4. A cutting element 6 is fixed on the spindle 2 in overhang. A nut 7 bearing against the inner ring of the support bearing 4 limits the axial movement of the spindle 2. A stop ring 8 limits the axial movement of the support bearing 4. The cutting element 6 is fixed to the spindle 2 by a nut 9. A seal 10 and a cap 11 protect all the bearings against fouling, comprising the support bearings 3 and 4 and the thrust bearing 5. The external surface 12 of the body 1 is executed in the form of a surface of revolution with a geometric axis 13.
L'orifice 14 du corps 1 a un axe géométrique 15 et est décalé (dans le sens indiqué par la flèche 16) d'une valeur d'excentricité "e" par rapport à la surface extérieure 12 du corps 1 de l'outil de coupe. The orifice 14 of the body 1 has a geometric axis 15 and is offset (in the direction indicated by the arrow 16) by an eccentricity value "e" relative to the outer surface 12 of the body 1 of the tool. chopped off.
Des orifices radiaux filetés 17, 18, 19 (figures 3, 4) sont pratiqués dans le corps 1 de l'outil de coupe1 dru côté opposé au sens, indique par la flèche 16, du décalage d'excentricité "e" de l'orifice 14 du corps 1 de l'outil de coupe aux endroits où sont disposes les paliers d'appui 3 et 4 (figure 2) du côté de la surface extérieure 12. Les axes géométriques 13 et 15 se trouvent dans la plan 20 qui est le plan de symétrie de l'outil de coupe, Le corps 1 de l'outil de coupe, à l'endroit du montage du palier d'appui 3 (figure 3), a une épaisseur qui varie suivant le périmètre. Radial threaded holes 17, 18, 19 (FIGS. 3, 4) are formed in the body 1 of the cutting tool 1 on the side opposite the direction, indicated by the arrow 16, of the eccentricity offset "e" of the orifice 14 of the body 1 of the cutting tool at the places where the support bearings 3 and 4 are arranged (FIG. 2) on the side of the external surface 12. The geometrical axes 13 and 15 lie in the plane 20 which is the plane of symmetry of the cutting tool, The body 1 of the cutting tool, at the place of mounting of the support bearing 3 (FIG. 3), has a thickness which varies according to the perimeter.
Du côté correspondant au sens du décalage d'excentricité "e" indiqué par la flèche 16, l'épaisseur de la paroi du corps 1 de l'outil de coupe diminue progressivement et atteint une valeur minimale Smin qui se trouve dans le plan 20 de symétrie de l'outil de coupe. Du côté opposé au sens indiqué par la flèche 16, l'épaisseur de la paroi du corps 1 croît progres sivement et atteint une valeur maximale Smax qui se trouve
max elle aussi dans le plan de symétrie 20 de l'outil de coupe.On the side corresponding to the direction of the eccentricity offset "e" indicated by arrow 16, the thickness of the wall of the body 1 of the cutting tool gradually decreases and reaches a minimum value Smin which is in the plane 20 of symmetry of the cutting tool. On the side opposite to the direction indicated by the arrow 16, the thickness of the wall of the body 1 increases progressively and reaches a maximum value Smax which is
max also in the plane of symmetry 20 of the cutting tool.
A l'endroit du montage du palier d'appui 4 (figure 4), l'épaisseur du corps 1 de l'outil de coupe varie suivant son périmètre. La valeur maximale de l'épaisseur S'max et la valeur minimale S'
rnax min de l'épaisseur de la paroi du corps 1 se situent en des endroits diamétralement opposés dans le plan de symétrie 20 de l'outil de coupe.At the place of mounting of the support bearing 4 (FIG. 4), the thickness of the body 1 of the cutting tool varies according to its perimeter. The maximum value of the thickness S'max and the minimum value S '
rnax min of the thickness of the wall of the body 1 are located at diametrically opposite locations in the plane of symmetry 20 of the cutting tool.
Le nombre d'élément de fixation disposés dans le corps 1 de l'outil de coupe peut être augmenté. Par exemple, à l'endroit où est logé le palier d'appui 4, on peut recommander, pour l'usinage de surfaces discontinues, deux orifices radiaux filetés pratiqués des deux côtés du plan de symétrie 20 de l'outil de coupe. The number of fasteners arranged in the body 1 of the cutting tool can be increased. For example, at the place where the support bearing 4 is housed, it is possible to recommend, for the machining of discontinuous surfaces, two threaded radial orifices made on both sides of the plane of symmetry 20 of the cutting tool.
L'outil de coupe rotatif représenté sur la figure 5 comporte un corps 21 dans lequel est montéeune broche 22 guidé dans des paliers d'appui 23, 24 et un palier 25 sollicité par la charge axiale, qui est disposé entre les paliers d'appui 23 et 24. L'élément taillant 26 est fixé par un écrou 27 sur la broche 22 dont le déplacement axial est limité par un écrou 28 prenant appui sur la bague intérieure du palier d'appui 24. Le déplacement axial du palier d'appui 24 est limité par une bague d'arrêt 29. Une garniture d'étan chéité 30 et un chapeau 31 protègent l'ensemble des paliers contre l'encrassement. La surface extérieure du corps 21 de l'outil de coupe a une forme cylindrique à gradins, le gradin 32 dont le diamètre de la surface extérieure 34 est le plus grand étant disposé au voisinage immédiat de l'élément taillant 26. Le gradin 33 du corps 21, dont le diamètre de la surface extérieure 35 est le plus petit, est le plus éloigné de l'élément taillant 26. L'orifice 36 a axe géométrique 37 du corps 21 de l'outil de coupe est décalé dans le sens indiqué par la flèche 38 par rapport aux surfaces extérieures 34 et 35 du corps 21. Etant donné la différence des diamètres des gradins 32 et 33 du corps 21, la valeur du décalage d'excentricité est elle aussi différente. L'axe géométrique 37 de orifice 36 est décalé d'une valeur "e;' par rapport l'axe géométrique 39 de la surface extérieure 34 du corps 21 de l'outil de coupe.L'axe géométrique 37 de l'orifice 36 est décalé d'une valeur e, par rapport à l'axe géométrique de l'axe 40 de la surface; dans tous les cas e1 > e2 Les axes géométriques 37, 39 et 40 se trouvent dans un plan 41 (figure 6) qui est le plan de symétrie de l'outil de coupe; dans le cas contraire, la fabrication devient difficile et le prix de revient de l'outil de coupe rotatif croît, compte tenu de la technologie compliquée à mettre en oeuvre pour la fabrication du corps 21. Il est aussi possible que la valeur du décalage d'excen tricité e2 soit nulle, autrement dit, que l'axe géométrique 37 de l'orifice 36 du corps 21 coincide avec l'axe géométri- que 39 de la surface extérieure 35.Dans ce cas, la quantité de métal nécessaire à la fabrication de l'outil de coupe rotatif diminue. The rotary cutting tool shown in Figure 5 comprises a body 21 in which is mounted a spindle 22 guided in support bearings 23, 24 and a bearing 25 biased by the axial load, which is disposed between the support bearings 23 and 24. The cutting element 26 is fixed by a nut 27 on the spindle 22 whose axial movement is limited by a nut 28 bearing on the inner ring of the support bearing 24. The axial movement of the support bearing 24 is limited by a stop ring 29. A gasket 30 and a cap 31 protect all of the bearings against fouling. The outer surface of the body 21 of the cutting tool has a cylindrical shape with steps, the step 32 of which the diameter of the outer surface 34 is the largest being disposed in the immediate vicinity of the cutting element 26. The step 33 of the body 21, the diameter of the outer surface 35 of which is the smallest, is furthest from the cutting element 26. The orifice 36 has a geometric axis 37 of the body 21 of the cutting tool is offset in the direction indicated by arrow 38 relative to the outer surfaces 34 and 35 of the body 21. Given the difference in the diameters of the steps 32 and 33 of the body 21, the value of the eccentricity offset is also different. The geometric axis 37 of orifice 36 is offset by a value "e; ' relative to the geometric axis 39 of the outer surface 34 of the body 21 of the cutting tool. The geometric axis 37 of the orifice 36 is offset by a value e, relative to the geometric axis of the axis 40 of the surface; in all cases e1> e2 The geometric axes 37, 39 and 40 lie in a plane 41 (FIG. 6) which is the plane of symmetry of the cutting tool; in the opposite case, the manufacturing becomes difficult and the cost price of the rotary cutting tool increases, taking into account the technology complicated to implement for the manufacture of the body 21. It is also possible that the value of the eccentricity offset e2 is zero , in other words, that the geometric axis 37 of the orifice 36 of the body 21 coincides with the geometric axis 39 of the outer surface 35. In this case, the quantity of metal necessary for the manufacture of the tool rotary cut decreases.
Dans le gradin 32 du corps 21 de l'outil de coupe est disposé le palier d'appui 23 le plus proche de l'élément tranchant, qui détermine la rigidité et la durée de vie de l'outil de coupe lui-même, car,pendant le processus d'usinage, il est soumis à une charge maximale supérieure de plusieurs fois à celle agissant sur le palier d'appui 24. C'est pourquoi, pour augmenter la rigidité du palier 23, il faut augmenter la paroi du corps 21 à l'endroit où est monté le palier d'appui 23. A cet effet, le gradin 32 du corps 21 dont le diamètre de la surface extérieure 34 est le plus grand doit être situé au voisinage immédiat de l'élément taillant 26.Le palier d'appui 24, qui est le plus éloigné de l'élément taillant 26, n'influe pas sur la rigidité et la durée de vie de l'outil de coupe rotatif, du fait que, pendant l'usinage, il est soumis à l'action d'un effort radial faible. C'est pourquoi, dans le but de diminuer la quantité de métal nécessaire à la fabrication de l'outil de coupe, il est nécessaire de le disposer dans le gradin 33 du corps 21 de l'outil de coupe, gradin dont le diamètre de la surface extérieure 35 est le plus petit. Dans le corps 21 de l'outil de coupe, au droit du palier 25 soumis à la charge axiale, est réalisé un évidement 42 (figures 5, 6) perpendiculaire à son axe de symétrie 41. Cet évidement est nécessaire à l'assemblage et au désassemblage du palier 25.La présence de l'évidement 42 pratiqué dans le corps 21 de l'outil de coupe permet le montage du palier 25 sur lequel agit la charge axiale et dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre du palier d'appui 23, c'est-à-dire du palier le plus proche de l'élément taillant 26. Avec l'accroissement du diamètre extérieur du palier 25 s'accroit le diamètre du chemin de roulement des corps de roulement, la rigidité du montage de la broche 22 dans le palier 25 augmente elle-aussi et, par conséquent, la rigidité et la durée de vie de l'outil de coupe rotatif augmentent. Pour prévenir la pénétration de poussières dans l'ensemble de paliers, l'évidement 42 est fermé par un capot (non montré sur les figures).Il est recommandé que la hauteur h (figure 5) et la largeur C (figure 6) de l'évidement 42 soient de 1 à 3 mm supérieures à la hauteur et au diamètre extérieur du palier 25 soumis à 1 'action de la charge axiale. In the step 32 of the body 21 of the cutting tool is disposed the support bearing 23 closest to the cutting element, which determines the rigidity and the service life of the cutting tool itself, because , during the machining process, it is subjected to a maximum load several times higher than that acting on the support bearing 24. This is why, to increase the rigidity of the bearing 23, it is necessary to increase the wall of the body 21 at the place where the support bearing 23 is mounted. For this purpose, the step 32 of the body 21 whose diameter of the external surface 34 is the largest must be located in the immediate vicinity of the cutting element 26. The support bearing 24, which is furthest from the cutting element 26, does not influence the rigidity and the service life of the rotary cutting tool, because during machining it is subjected to the action of a weak radial force. This is why, in order to reduce the quantity of metal necessary for the manufacture of the cutting tool, it is necessary to have it in the step 33 of the body 21 of the cutting tool, step whose diameter of the outer surface 35 is the smallest. In the body 21 of the cutting tool, in line with the bearing 25 subjected to the axial load, is formed a recess 42 (FIGS. 5, 6) perpendicular to its axis of symmetry 41. This recess is necessary for assembly and when the bearing 25 is disassembled. The presence of the recess 42 formed in the body 21 of the cutting tool allows the mounting of the bearing 25 on which the axial load acts and whose outside diameter is greater than the diameter of the bearing. 23, that is to say from the bearing closest to the cutting element 26. With the increase in the outside diameter of the bearing 25, the diameter of the raceway of the rolling bodies increases, the rigidity of the mounting of the spindle 22 in the bearing 25 also increases and therefore the rigidity and the service life of the rotary cutting tool increases. To prevent the penetration of dust into the bearing assembly, the recess 42 is closed by a cover (not shown in the figures). It is recommended that the height h (figure 5) and the width C (figure 6) of the recess 42 are from 1 to 3 mm greater than the height and the outside diameter of the bearing 25 subjected to the action of the axial load.
Il est recommandé d'utiliser l'outil de coupe rotatif dans le corps duquel est pratiqué ledit évidement pour l'usinage de surfaces discontinues et dans d'autres cas où il y a des charges de choc. It is recommended to use the rotary cutting tool in the body of which said recess is made for machining discontinuous surfaces and in other cases where there are shock loads.
Il est avantageux de pratiquer l'évidement du côté de la plus petite épaisseur du corps de l'outil de coupe, du fait que sa fabrication sera moins difficile. It is advantageous to make the recess on the side of the smallest thickness of the body of the cutting tool, since its manufacture will be less difficult.
La figure 7 représente un mandrin pour la fixation de l'outil de coupe rotatif dans un porte-outil, comportant un corps 43 (figure 8) dans-lequel est ménagé un orifice 44 où est logé le corps 45 (figure 9) de l'outil de coupe, et dans lequel sont percés des orifices 46, 47, 48 (figure 8) pour les éléments de fixation 49 (figure 9), 50, 51 (figure 10). 7 shows a mandrel for fixing the rotary cutting tool in a tool holder, comprising a body 43 (Figure 8) in which is formed an orifice 44 where is housed the body 45 (Figure 9) of the 'cutting tool, and in which are drilled holes 46, 47, 48 (Figure 8) for the fastening elements 49 (Figure 9), 50, 51 (Figure 10).
Le corps 43 du mandrin est exécuté de manière à envelopper partiellement le corps 45 de l'outil de coupe rotatif suivant des arcs 52, 53. Le corps 43 du mandrin possède des secteurs extrêmes 54 et 55 (figures 7, 8) qui épousent la surface extérieure du corps 45 de l'outil de coupe suivant des arcs 52 et 53. Entre les secteurs extrêmes 54 et 55 est logé un secteur central 56 ayant un anglet et disposé avec un jeu# t par rapport à la surface extérieure 57 du corps 45 de l'outil de coupe rotatif. L'angle OL d'enveloppement du corps 45 de l'outil de coupe par le corps 43 est compris entre 900 et 1800. Les orifices 46, 47, 48 pour les éléments de fixation49, 50, 51 du corps 43 du niandrin-sont coaxiaux aux orifices filetés 58, 59, 60 du corps 45 de l'outil de coupe.Le mandrin est muni d'une queue 61-pour le montage et la fixation dans le porte-outil d'une machineoutil.The body 43 of the mandrel is executed so as to partially envelop the body 45 of the rotary cutting tool along arcs 52, 53. The body 43 of the mandrel has end sectors 54 and 55 (FIGS. 7, 8) which follow the outer surface of the body 45 of the cutting tool along arcs 52 and 53. Between the end sectors 54 and 55 is housed a central sector 56 having a bevel and disposed with a clearance # t with respect to the external surface 57 of the body 45 of the rotary cutting tool. The angle OL of the body 45 of the cutting tool by the body 43 is between 900 and 1800. The holes 46, 47, 48 for the fastening elements 49, 50, 51 of the body 43 of the niandrin are coaxial with the threaded holes 58, 59, 60 of the body 45 of the cutting tool. The mandrel is provided with a shank 61-for mounting and fixing in the tool holder of a machine tool.
L'orifice 44 du corps 43 du mandrin correspond à la surface extérieure 57 du corps 45 de l'outil de coupe. De ce fait, les secteurs extrêmes 54 et 55 du corps 43 du mandrin s'appliquent intimement sur la surface extérieure 57 du corps 45 de l'outil de coupe rotatif suivant des arcs 52 et 53. Les secteurs extrêmes 54 et 55 disposés de part et d'autre du secteur central 56 assurent un effort régulier lors de la fixation du corps 45 de l'outil de coupe aux secteurs extrêmes 54, 55, et permettent, pendant le processus d'usinage, de répartir d'une manière symétrique la charge engendrée par l'effort de coupe sur le corps 43 du mandrin et d'élever par celà même sa rigidité .Grâce au fait que les orifices filetés 58, 59, 60 du corps 45 de l'outil de coupe sont coaxiaux aux orifices 46, 47, 48 pour les éléments de fixation 49, 50, 51, le corps 45 de l'outil de coupe rotatif est fixé simplement dans l'orifice 44 du corps 43 du mandrin. On visse à cet effet les éléments de fixation, par exemple les vis 49, 50, 51, dans les orifices filetés 58, 59, 60 du corps 45 de l'outil de coupe. The orifice 44 of the body 43 of the mandrel corresponds to the external surface 57 of the body 45 of the cutting tool. As a result, the end sectors 54 and 55 of the body 43 of the mandrel are applied intimately to the external surface 57 of the body 45 of the rotary cutting tool along arcs 52 and 53. The end sectors 54 and 55 arranged on one side and other of the central sector 56 ensure a regular force when fixing the body 45 of the cutting tool to the extreme sectors 54, 55, and allow, during the machining process, to distribute in a symmetrical manner the load generated by the cutting force on the body 43 of the mandrel and thereby raise its rigidity. Thanks to the fact that the threaded holes 58, 59, 60 of the body 45 of the cutting tool are coaxial with the holes 46 , 47, 48 for the fastening elements 49, 50, 51, the body 45 of the rotary cutting tool is simply fixed in the orifice 44 of the body 43 of the mandrel. For this purpose, the fastening elements, for example the screws 49, 50, 51, are screwed into the threaded holes 58, 59, 60 of the body 45 of the cutting tool.
Il est recommandé de choisir l'angle a d'enveloppement du mandrin du corps 45 de l'outil de coupe rotatif par le corps 43 en fonction des conditions de l'usinage. Par exemple, lorsque l'effort de coupe radial n'est pas supérieur à 98 à 147 N, l'angle ot est compris entre 900 et 1200; dans le cas de la demi-finition, lorsque l'effort de coupe radial n'est pas supérieur à 343 à 392 N, ledit angle est compris entre 1200 et 1500; dans tous les autres cas 1500 g ct % # 1800. It is recommended to choose the angle of wrapping of the mandrel of the body 45 of the rotary cutting tool by the body 43 according to the conditions of the machining. For example, when the radial cutting force is not greater than 98 to 147 N, the angle ot is between 900 and 1200; in the case of semi-finishing, when the radial cutting force is not greater than 343 to 392 N, said angle is between 1200 and 1500; in all other cases 1500 g ct% # 1800.
L'angle ss qui détermine la disposition du secteur central 56 séparant les secteurs extrêmes 54 et 55 du corps 43 du mandrin est choisi en fonction de l'angle d'enveloppementpi. The angle ss which determines the arrangement of the central sector 56 separating the extreme sectors 54 and 55 from the body 43 of the mandrel is chosen as a function of the wrapping anglepi.
Par exemple, pour un angle CL 900 à 1200 , l'anglet = 300 à 350, pour un anglet = 900 à 1500, 1'angle ss = 350 à 400, pour un angle = 150 # α # 1800, l'angle ss = 400 à 900.For example, for an angle CL 900 to 1200, the angle = 300 to 350, for an angle = 900 to 1500, the angle ss = 350 to 400, for an angle = 150 # α# 1800, angle ss = 400 to 900.
Si l'anglets est supérieur à la valeur recommandée, la longueur de l'arc suivant lequel les secteurs extrêmes 54 et 55 sont en contact avec la surface extérieure 57 du corps 45 de l'outil de coupe rotatif diminue et entraîne, par cela même, une diminution de la solidité de l'assemblage du corps 45 de l'outil de coupe rotatif avec le corps 43 du mandrin. If the angles are greater than the recommended value, the length of the arc along which the end sectors 54 and 55 are in contact with the external surface 57 of the body 45 of the rotary cutting tool decreases and consequently causes , a decrease in the solidity of the assembly of the body 45 of the rotary cutting tool with the body 43 of the mandrel.
Si l'angless est inférieur à la valeur recommandée, le plan dans lequel agit la résultante de l'effort de coupe passe par l'un des secteurs extrêmes 54 ou 55 du corps 43 du mandrin. Ceci aboutit à la formation de vibrations pendant l'usinage.If the angless is less than the recommended value, the plane in which the resultant of the cutting force acts passes through one of the extreme sectors 54 or 55 of the body 43 of the mandrel. This results in the formation of vibrations during machining.
Dans le cas où la surface extérieure du corps de l'outil de coupe est cylindrique à gradins, il est nécessaire de réaliser la surface de l'orifice du corps du mandrin conformément à la forme cylindrique à gradins correspondant à la surface extérieure du corps de l'outil de coupe rotatif. In the case where the external surface of the body of the cutting tool is cylindrical with steps, it is necessary to produce the surface of the orifice of the body of the mandrel in accordance with the cylindrical shape with steps corresponding to the external surface of the body of the rotary cutting tool.
Pendant l'assemblage du corps 45 de l'outil de coupe avec le corps 43 du mandrin, les éléments de fixation 49, 50, 51 rapprochent et appliquent la surface extérieure 57 de l'outil de coupe sur les secteurs extrêmes 54 et 55 du corps 43 du mandrin. L'effort de serrage exercé par les éléments de serrage 49, 50, 51 ne déforme pas le corps 45 de l'outil de coupe rotatif. En augmentant l'effort de serrage par les éléments de fixation 4S, 50, 51, on assure une application plus forte (solidité de l'assemblage) du corps 45 de l'outil de coupe suivant les arcs 52 et 53 des secteurs extrêmes 54 et 55, dont la forme correspond à celle de la surface extérieure 57 du corps 45 de l'outil de coupe suivant toute la surface de contact. L'effort de serrage exercé par les éléments de fixation 49, 50, 51 ne provoque aucune déformation du corps 43 du mandrin.Ceci assure une grande durée de vie et une bonne fiabilité de fonctionnement de l'outil de coupe rotatif, élève sa rigidité , tout en n'augmentant pas la quantité de métal nécessaire à sa fabrication. During the assembly of the body 45 of the cutting tool with the body 43 of the mandrel, the fastening elements 49, 50, 51 bring together and apply the external surface 57 of the cutting tool to the end sectors 54 and 55 of the body 43 of the mandrel. The clamping force exerted by the clamping elements 49, 50, 51 does not deform the body 45 of the rotary cutting tool. By increasing the clamping force by the fastening elements 4S, 50, 51, a stronger application (solidity of the assembly) of the body 45 of the cutting tool is ensured along the arcs 52 and 53 of the end sectors 54 and 55, the shape of which corresponds to that of the outer surface 57 of the body 45 of the cutting tool along the entire contact surface. The clamping force exerted by the fastening elements 49, 50, 51 does not cause any deformation of the body 43 of the mandrel. This ensures a long service life and good operating reliability of the rotary cutting tool, increases its rigidity , while not increasing the quantity of metal necessary for its manufacture.
L'outil de coupe rotatif représenté sur les figures 1 à 6 et le mandrin pour sa fixation dans le porte-outil1 représenté sur les figures 7 à 10, réalisés selon la présente invention, fonctionnent de la manière suivante. The rotary cutting tool shown in Figures 1 to 6 and the mandrel for fixing it in the tool holder 1 shown in Figures 7 to 10, produced according to the present invention, operate in the following manner.
Avant l'usinage, on fixe l'outil de coupe rotatif dans l'orifice 44 du corps 43 du mandrin. A cet effet, le corps 45 de l'outil de coupe rotatif est logé dans l'orifice 44 du corps 43 du mandrin de manière que les axes géométriques des orifices filetés 58, 59, 60 du corps 45 de l'outil de coupe rotatif coïncident avec les axes géométriques des orifices 46, 47, 48 destinés aux éléments de fixation du corps 43 du mandrin. Ceci fait, on visse les éléments de fixation 49, 50, 51 dans les orifices filetés 58, 59, 60 du corps de l'outil de coupe et on les serre en appliquant ainsi le corps 45 de l'outil de coupe rotatif contre les secteurs extrêmes 54 et 55 du corps 43 du mandrin.Grâce au fait que la forme des arcs 52 et 53 formant les secteurs extrêmes 54 et 55 correspond à la forme de la surface extérieure 57 du corps 45 de l'outil de coupe rotatif, l'effort de serrage assure l'application intime de la surface 57 du corps 45, de l'outil de coupe 45 et des secteurs extrêmes 54 et 55. En augmentant l'effort de serrage des éléments de fixation 49, 50, 51, on serre plus fortement la surface extérieure 57 du corps 45 de l'outil de coupe rotatif contre les arcs 52 et 53 des secteurs extrêmes 54 et 55. Dans ce cas, l'effort de serrage des éléments 49, 50, 51 ne provoque aucune déformation du corps 43 du mandrin, ce qui prévient la déformation de la surface extérieure 57 du corps 45 de l'outil de coupe rotatif et, par conséquent, la déformation de son orifice dans lequel sont logés les paliers d'appui.En outre, on assure des conditions optimales de fonctionnement de l'ensemble des paliers de l'outil de coupe rotatif. Before machining, the rotary cutting tool is fixed in the orifice 44 of the body 43 of the mandrel. To this end, the body 45 of the rotary cutting tool is housed in the orifice 44 of the body 43 of the mandrel so that the geometric axes of the threaded orifices 58, 59, 60 of the body 45 of the rotary cutting tool coincide with the geometric axes of the orifices 46, 47, 48 intended for the fixing elements of the body 43 of the mandrel. This done, the fastening elements 49, 50, 51 are screwed into the threaded holes 58, 59, 60 of the body of the cutting tool and they are tightened, thereby applying the body 45 of the rotary cutting tool against the end sectors 54 and 55 of the body 43 of the mandrel. Thanks to the fact that the shape of the arcs 52 and 53 forming the end sectors 54 and 55 corresponds to the shape of the external surface 57 of the body 45 of the rotary cutting tool, the 'clamping force ensures the intimate application of the surface 57 of the body 45, the cutting tool 45 and the end sectors 54 and 55. By increasing the clamping force of the fastening elements 49, 50, 51, tightens more tightly the outer surface 57 of the body 45 of the rotary cutting tool against the arcs 52 and 53 of the end sectors 54 and 55. In this case, the clamping force of the elements 49, 50, 51 does not cause any deformation of the body 43 of the mandrel, which prevents deformation of the external surface 57 of the body 45 of the rotary cutting tool e t, consequently, the deformation of its orifice in which the support bearings are housed. In addition, optimum conditions of operation of all the bearings of the rotary cutting tool are ensured.
Après avoir fixé le mandrin de l'outil de coupe rotatif dans le corps 43, on engage la queue 61 de ce mandrin et on la fixe dans le porte-outil de la machine-outil. After having fixed the mandrel of the rotary cutting tool in the body 43, the tail 61 of this mandrel is engaged and fixed in the tool holder of the machine tool.
L'outil de coupe rotatif représenté sur la figure 1 fonctionne de la façon suivante. The rotary cutting tool shown in Figure 1 operates as follows.
A la suite de la rotation de la pièce à usiner et de l'avance longitudinale de l'outil de coupe, l'élément taillant 6 tourne conjointement avec la broche 2 de la machine-outil dans l'ensemble de paliers autour de l'axe géométrique 15. La charge radiale PR (figure 1) est transmise par la bague extérieure du palier d'appui 3 au secteur limité de la surface d'assemblage de l'orifice 14 du corps 1 de l'outil de coupe suivant la direction de la ligne d'action de la force radiale. Following the rotation of the workpiece and the longitudinal advance of the cutting tool, the cutting element 6 rotates jointly with the spindle 2 of the machine tool in the set of bearings around the geometric axis 15. The radial load PR (FIG. 1) is transmitted by the outer ring of the support bearing 3 to the limited sector of the assembly surface of the orifice 14 of the body 1 of the cutting tool in the direction of the line of action of the radial force.
L'épure de la charge locale du corps 1 de l'outil de coupe rotatif à l'endroit où est monté le palier d'appui 3, palier sur lequel agit plus fortement la charge radiale, se présente sous forme d'une parabole disposée symétriquement par rapport à la ligne d'action de la charge radiale. Du fait que la forme de la surface extérieure 12 du corps 1 de l'outil de coupe rotatif par rapport à l'orifice 14 du corps 1 constitue une courbe parabolique disposée symétriquement au plan de symétrie 20 de l'outil de coupe, la valeur maximale Smax (figure 3) de l'épaisseur de la paroi du corps 1 de l'outil de coupe correspond elle aussi à la valeur maximale de la charge radiale agissant dans le plan de symétrie 20 de l'outil de coupe.La valeur minimale de l'épaisseur de la paroi du corps 1 de l'outil de coupe correspond à la plus petite valeur de la charge radiale, et aux endroits du corps 1 où la charge radiale est nulle l'épaisseur de la paroi du corps 1 est minimale Smin (figure 3). En utilisant une petite quantité de métal pour l'outil de coupe rotatif, on a élevé sa rigidité et on a augmenté sa durée de vie. Il est avantageux d'utiliser l'outil de coupe rotatif représenté sur la figure 1 dans les cas où la charge radiale agissant sur le palier d'appui 4, palier le plus éloigné de l'élément taillant 6., est de 3 à 5 fois inférieure à la charge radiale agissant sur le palier d'appui 3.The diagram of the local load of the body 1 of the rotary cutting tool at the place where the support bearing 3 is mounted, a bearing on which the radial load acts more strongly, is in the form of a parabola arranged symmetrically with respect to the line of action of the radial load. Because the shape of the outer surface 12 of the body 1 of the rotary cutting tool relative to the orifice 14 of the body 1 constitutes a parabolic curve arranged symmetrically to the plane of symmetry 20 of the cutting tool, the value Smax (Figure 3) of the thickness of the wall of the body 1 of the cutting tool also corresponds to the maximum value of the radial load acting in the plane of symmetry 20 of the cutting tool. of the thickness of the wall of the body 1 of the cutting tool corresponds to the smallest value of the radial load, and at the locations of the body 1 where the radial load is zero the thickness of the wall of the body 1 is minimum Smin (Figure 3). By using a small amount of metal for the rotary cutting tool, it has increased its rigidity and increased its service life. It is advantageous to use the rotary cutting tool shown in FIG. 1 in cases where the radial load acting on the support bearing 4, the bearing furthest from the cutting element 6., is from 3 to 5 times less than the radial load acting on the support bearing 3.
Dans les cas où il est nécessaire de diminuer la quantité de métal utilisé pour la fabrication de l'outil de coupe rotatif, il est avantageux d'appliquer la conception de l'outil de coupe, dont le corps est exécuté de forme#cy- lindrique à gradins, la partie du corps de l'outil de coupe dont le diamètre de la surface extérieure est le plus grand étant disposée au voisinage immédiat de l'élément taillant. In cases where it is necessary to decrease the amount of metal used for the manufacture of the rotary cutting tool, it is advantageous to apply the design of the cutting tool, the body of which is executed in the form # cy- lindrique with steps, the part of the body of the cutting tool whose diameter of the outer surface is the largest being disposed in the immediate vicinity of the cutting element.
Dans les cas où le processus d'usinage est caractérisé par des charges de choc, il est rationnel d'utiliser la conception de l'outil de coupe rotatif dans le corps duquel est pratiqué un évidement. Dans ce cas, il faut augmenter au maximum le diametre extérieur soumis à la charge axiale, ce qui assure une augmentation de la rigidité et de la durée de vie de l'outil de coupe. In cases where the machining process is characterized by impact loads, it is rational to use the design of the rotary cutting tool in the body of which a recess is made. In this case, the outside diameter subjected to the axial load must be increased as much as possible, which increases the rigidity and the service life of the cutting tool.
L'effort radial agissant sur le corps-45 de l'outil de coupe fixé dans le corps 43 du mandrin applique d'une manière régulière le corps 45 de l'outil de coupe à l'endroit où est monté le palier radial de l'outil de coupe, palier le plus proche de l'élément taillant, contre les arcs 52 et 53 des secteurs extrêmes 54 et 55 par des efforts P1 (figuré 2
R = PR (figure 3) qui sont approximativement égaux l'un à l'autre. The radial force acting on the body-45 of the cutting tool fixed in the body 43 of the mandrel regularly applies the body 45 of the cutting tool to the place where the radial bearing of the cutting tool, bearing closest to the cutting element, against the arcs 52 and 53 of the extreme sectors 54 and 55 by forces P1 (FIG. 2
R = PR (Figure 3) which are approximately equal to each other.
Les éléments de fixation 49, 50 créent des efforts de serrage P du corps 45 de l'outil de coupe contre la surface de l'orifice 44 du corps 43 du mandrin qui aigssent dans les directions coïncidant avec les efforts P R et p2. The fastening elements 49, 50 create clamping forces P of the body 45 of the cutting tool against the surface of the orifice 44 of the body 43 of the mandrel which sharpen in the directions coinciding with the forces P R and p2.
Ceci augmente la solidité du contact de la surface extérieure 57 du corps 45 de l'outil de coupe avec les surfaces 52 et 53 des secteurs extrêmes 54 et 55.This increases the solidity of the contact of the external surface 57 of the body 45 of the cutting tool with the surfaces 52 and 53 of the end sectors 54 and 55.
Le palier d'appui le plus éloigné de l'élément taillant et la partie du corps 45 de l'outil de coupe dans laquelle ce palier est logé sont soumis pendant le processus d'usinage à un effort radial P4 dont la valeur est de 3 à 5 fois inférieure à l'effort radial agissant sur le palier d'appui, palier le plus proche de l'élément taillant. C'est pourquoi la direction de la ligne d'action de la charge radiale résul tant de l'effort P3 n'exerce pratiquement aucune influence
R sur la solidité de l'assemblage du corps 45 de l'outil de coupe avec le corps 43 du mandrin, du fait que l'effort P (figures 9, 10) de serrage excercé par l'élément de serrage 51 est d'un ordre supérieur à la charge radiale résultant de l'effort P3
L'outil de cou pe rotatif et le mandrin pour sa fixation dans le porte-outil, réalisés selon la présente invention, sont caractérisés par une fabrication facile au point de vue de la technologie et par la faible quantité de métal nécessaire à leur fabrication. La durée de vie du mandrin est illimitée et la durée de vie de l'outil de coupe rotatif est supérieure de 3 à 4 fois à celle des conceptions connues des outils de coupe rotatifs, grâce à l'augmentation de sa rigidité. L'outil de coupe rotatif est résistant aux vibrations. La tenue de l'élément taillant de cet outil de coupe est de 1,2 à 1,4 fois supérieure à celle des conceptions connues des outils de coupe rotatifs. The bearing furthest from the cutting element and the part of the body 45 of the cutting tool in which this bearing is housed are subjected during the machining process to a radial force P4 whose value is 3 5 times less than the radial force acting on the support bearing, bearing closest to the cutting element. This is why the direction of the line of action of the radial load resulting from the force P3 has virtually no influence.
R on the solidity of the assembly of the body 45 of the cutting tool with the body 43 of the mandrel, owing to the fact that the clamping force P (FIGS. 9, 10) exerted by the clamping element 51 is an order higher than the radial load resulting from the force P3
The rotary neck tool and the mandrel for fixing it in the tool holder, produced according to the present invention, are characterized by an easy manufacturing from the point of view of technology and by the small quantity of metal necessary for their manufacture. The life of the mandrel is unlimited and the life of the rotary cutting tool is 3 to 4 times greater than that of known designs of rotary cutting tools, thanks to the increase in its rigidity. The rotary cutting tool is vibration resistant. The behavior of the cutting element of this cutting tool is 1.2 to 1.4 times greater than that of known designs of rotary cutting tools.
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