FR2673873A1 - Improvement to (screw) taps working by metal removal - Google Patents

Abstract

Taps which include, on each chase (land), a right-handed inclined cutting surface having an angle ss in the immediate vicinity of the front end, irrespective of the main geometry of the chases, so as to prevent any risk of deformation of the first threads.

Description

La presente invention concerne tes tarauds destines à réaliser des taraudages par enlèvement de métal.The present invention relates to your taps intended to carry out tapping by removing metal.

Pour enlever le métal, ces tarauds comportent des aretes coupantes. Plus précisément, chaque arête coupante est située à l'intersection d'une face et d'un flanc d'une dent de coupe, ou d'une face et du dessus de la dent.To remove metal, these taps have cutting edges. More precisely, each cutting edge is located at the intersection of a face and a flank of a cutting tooth, or of a face and of the top of the tooth.

Dans la pratique, on constate que souvent, les filetages réalisés sont hors tolérances sur plusieurs filets de l'entrée du taraudage. Ce défaut n'est pas du à un diamètre excessif des tarauds mais aux efforts longitudinaux excessifs et aléatoires qui agissent sur les tarauds. Ces forces longitudinales peuvent, suivant leur sens, forcer le taraud à une avance soit supérieure soit inférieure à son pas. Plus un taraud pénetre dans la matière et plus les réactions de frottement compensent les efforts longitudinaux et arretent le phenomène. In practice, it can be seen that often the threads produced are out of tolerance on several threads at the inlet of the thread. This defect is not due to an excessive diameter of the taps but to the excessive and random longitudinal forces which act on the taps. These longitudinal forces can, depending on their direction, force the tap to advance either higher or lower than its pitch. The more a tap enters the material, the more the friction reactions compensate for the longitudinal forces and stop the phenomenon.

Ces efforts peuvent avoir pour origine l'ensemble de pilotage du taraud : machine et appareil à tarauder. Ces paramètres peuvent, bien sur, être adaptés mais cela n'est pas toujours facile ni durable.These efforts can originate from the control unit of the tap: machine and device to be tapped. These parameters can, of course, be adapted, but this is not always easy or lasting.

Ces forces proviennent aussi du taraud et elles sont très dif férentes suivant sa géométrie.These forces also come from the tap and they are very different depending on its geometry.

La présente invention définit une modification de la géométrie des tarauds connus qui conduit à une maitrise des efforts longitudinaux dus à la coupe de la matière pendant les premiers instants du taraudage.The present invention defines a modification of the geometry of known taps which leads to control of the longitudinal forces due to the cutting of the material during the first moments of tapping.

On décrira ci-après l'invention et des exemples de réalisation conformes à l'invention, en référence aux figures du dessin joint sur lequel
-La figure 1 est une représentation schématique d'un taraud
à trois goujures droites
-La figure 2 est une coupe du taraud de la figure 1 selon
le plan AA de la figure 1
-La figure 3 est une perspective montrant les dents coupan
tes et une partie des dents calibrantes d'une
file de dents d'un peigne d'un taraud connu
-La figure 4 est une perspective agrandie de l'une des
dents coupantes du peigne de la figure 3
-La figure 5 est une représentation stylisée d'un taraud à
goujures droites
-La figure 6 est une représentation stylisée d'un taraud
GUN
-La figure 7 est une representation stylisée d'un taraud à
goujures hélicoïdales à droite.The invention and the exemplary embodiments in accordance with the invention will be described below, with reference to the figures in the accompanying drawing in which
-Figure 1 is a schematic representation of a tap
with three straight flutes
- Figure 2 is a section of the tap of Figure 1 along
the plane AA of figure 1
-Figure 3 is a perspective showing the coupan teeth
a part of the calibrating teeth of a
file of teeth of a comb of a known tap
FIG. 4 is an enlarged perspective of one of the
cutting teeth of the comb of figure 3
FIG. 5 is a stylized representation of a tap with
straight flutes
-Figure 6 is a stylized representation of a tap
GUN
-Figure 7 is a stylized representation of a tap
helical flutes on the right.

-La figure s représente un taraud à goujures droites avec
l'hélice frontale à 0-25 à droite
-La figure 9 représente un taraud à entrée gun avec l'hélice
frontale à 0-25" à droite.-Figure s represents a tap with straight flutes with
the frontal propeller at 0-25 on the right
-Figure 9 represents a gun entry tap with the propeller
front 0-25 "right.

-La figurel0 représente un taraud à goujures hélicoïdales à
droite avec l'hélice frontale à 0-250 à droite
Sur la figure 1, on voit très bien la partie coupante conique 12 d'un taraud travaillant par enlèvement de métal.-Figurel0 represents a tap with helical flutes
right with front propeller at 0-250 right
In Figure 1, we can clearly see the conical cutting part 12 of a tap working by removing metal.

Sur le detail, fig.3, cette partie coupante est constituée des dents dl, d2, d3 et d4. Un taraud comporte plusieurs peignes P (fig.2) . La force de coupe totale du taraudage est le total des forces qui prennent naissance au niveau de chaque dent dl, d2, d3 et d4 de chaque peigne P.In the detail, fig.3, this cutting part consists of the teeth dl, d2, d3 and d4. A tap has several combs P (fig. 2). The total cutting force of the thread is the total of the forces which arise at the level of each tooth dl, d2, d3 and d4 of each comb P.

Le raisonnement appliqué à une dent vaut pour toutes les dents de l'entrée 12, et en particulier pour celle représentée fig.4.The reasoning applied to a tooth is valid for all the teeth of the entry 12, and in particular for that represented fig.4.

Sur la fig.4, SCDE représente la section du copeau coupé par cette dent. Cette surface coupe la matière en se déplaçant dans celle-ci sur une trajectoire qui est l'hélice du filet du taraudage à realiser. La force F1 à appliquer à la dent pour couper la matière s'applique au point G, centre de gravite de la surface, et elle est tangente à l'hélice du taraudage zz'à réaliser passant au point G. Pour la clarté du raisonnement, sur la fig.3, la surface BCDE a été assimilée à CD. La réaction de l'action de coupe sur le taraud est une force F opposée à F1.In fig. 4, SCDE represents the section of the chip cut by this tooth. This surface cuts the material by moving in it on a trajectory which is the helix of the thread of the tapping to be produced. The force F1 to be applied to the tooth to cut the material applies to point G, the center of gravity of the surface, and it is tangent to the helix of the tapping zz 'to be carried passing at point G. For clarity of reasoning , in fig. 3, the BCDE surface has been assimilated to CD. The reaction of the cutting action on the tap is a force F opposite to F1.

Cette réaction F se décompose en FL, longitudinale parallèle à l'axe du taraud xx', et FT, transversale perpendiculaire à l'axe du taraud yy'.This reaction F breaks up into FL, longitudinal parallel to the axis of the tap xx ', and FT, transverse perpendicular to the axis of the tap yy'.

FL s'oppose à l'avance du taraud; elle matérialise la résistance qu'il faut vaincre pour faire pénétrer la partie conique 12 dans la matière. Cette force dirigée de la face avant fa vers la queue du taraud est considérée comme étant négative. FL opposes the tap in advance; it materializes the resistance which must be overcome to make the conical part 12 penetrate into the material. This force directed from the front face fa towards the tail of the tap is considered to be negative.

FT est égale et opposée à ia force engendrée par le couple de taraudage qu'il faut appliquer R la dent pour qu'elle coupe la matière.FT is equal and opposite to the force generated by the tapping torque that must be applied R the tooth so that it cuts the material.

Cette force s'applique sur la face de coupe fc. L'état actuel de la technique connue définit des formes typiques pour les goujures et les peignes en fonction de l'utilisation prévue.This force is applied to the cutting face fc. The current state of the known art defines typical shapes for flutes and combs according to the intended use.

Fig.5 - Une goujure droite, la face de coupe est parallèle ou passe par l'axe du taraud.Fig. 5 - A straight flute, the cutting face is parallel or passes through the axis of the tap.

Fiv.6 - Une goujure hélicoïdale à droite permet d'éjecter les copeaux vers la queue du taraud. Fiv.6 - A helical flute on the right allows the chips to be ejected towards the tail of the tap.

Fig.7 - Une entrée gun assimilable à une hélice à gauche ou une goujure hélicoïdale à gauche (non représentée) chasse les copeaux vers l'avant.Fig.7 - A gun entry similar to a propeller on the left or a helical flute on the left (not shown) drives the chips forward.

Suivant la géométrie du taraud choisie la force FT s'applique sur des faces de coupe fc qui peuvent couper l'axe du taraud.Depending on the geometry of the tap selected, the force FT applies to the cutting faces fc which can cut the axis of the tap.

FT est la composante transversale de la force de coupe FC perpendiculaire à la face de coupe fc. Cette force FC conduit à des réactions sur le taraud qui sont détaillées ci-dessous
- en Fig.5 il n'y a aucune sollicitation du taraud dans le
sens longitudinal, FT est confondu avec FC.FT is the transverse component of the cutting force FC perpendicular to the cutting face fc. This FC force leads to reactions on the tap which are detailed below.
- in Fig. 5 there is no stress on the tap in the
longitudinal direction, FT is confused with FC.

- en Fig.6 la composante longitudinale FTL de FC crée sur le
taraud une force d'attraction vers l'avant positive.- in Fig. 6 the longitudinal component FTL of HR created on the
taps a positive forward pulling force.

- en Fig.7 la composante FTL de FC crée sur le taraud une
force de rejet vers l'arrière négative.- in Fig. 7 the FTL component of FC creates on the tap a
negative backward force.

Dans le sens longitudinal, les tarauds à goujures droites, les tarauds à goujures hélicoïdales à gauche, les tarauds à entrée gun sont soumis à des forces négatives FL et FTL qui les prédisposent à avancer moins vite que le pas.In the longitudinal direction, the taps with straight flutes, the taps with helical flutes on the left, the taps with gun entry are subjected to negative forces FL and FTL which predispose them to advance slower than the pitch.

Les tarauds à goujures hélicoïdales sont soumis à une force negative FL et à une force positive FTL. Suivant les valeurs relatives de ces forces ce type de taraud a tendance à avancer plus vite que le pas si FTL > FL ou à avancer moins vite que le pas si FTL < FL. Nous appellerons ce phénomène glissement positif dans le premier cas et glissement négatif dans le second.Spiral flute taps are subjected to a negative force FL and a positive force FTL. Depending on the relative values of these forces, this type of tap tends to advance faster than the step if FTL> FL or to advance slower than the step if FTL <FL. We will call this phenomenon positive slip in the first case and negative slip in the second.

L'expérience montre que le glissement positif ou négatif commence immédiatement à l'attaque du taraudage. Si ce phénomène débute, il s'accélère, car un glissement, ou positif ou négatif, conduit à une augmentation très importante du couple FT nécessaire au taraudage donc de sa composante FTL qui accentue encore le phénomène.Experience shows that positive or negative sliding begins immediately upon attack of the thread. If this phenomenon begins, it accelerates, because a slip, or positive or negative, leads to a very significant increase in the FT torque necessary for tapping therefore of its FTL component which further accentuates the phenomenon.

Le système s'autostabilise dès que les forces de frottement des arêtes de guidage (AB et EF fig.4) peuvent par leur effet patronne compenser les efforts longitudinaux.The system self-stabilizes as soon as the friction forces of the guide edges (AB and EF fig.4) can by their patronizing effect compensate for the longitudinal forces.

Sur la fig.6 ou 7 on détermine que FTL = FT.tga donc, plus les hélices ou les gun sont inclinés, plus le phénomène est accentué.On fig.6 or 7 it is determined that FTL = FT.tga therefore, the more the propellers or the guns are tilted, the more the phenomenon is accentuated.

L'invention consiste, tout en conservant aux goujures leur objet majeur, véhiculer les copeaux dans une direction donnée, à initialiser le taillage du taraudage sans ou avec une force longitudinale résultante optimisée à une valeur largement inférieure à celle des tarauds connus en l'état de la technique.The invention consists, while preserving the flutes their major object, conveying the chips in a given direction, to initialize the cutting of the thread without or with a resulting longitudinal force optimized to a value much lower than that of the taps known in the state of technique.

Les solutions connues qui consistent à diminuer l'angle d'hélice des tarauds ou seulement celui de l'entrée conique 12 résolvent en partie ce problème, mais en enlevant aux goujures leur propriété de véhiculer les copeaux.The known solutions which consist in reducing the helix angle of the taps or only that of the conical inlet 12 partially solve this problem, but by removing flutes from their property of transporting the chips.

La force négative FL s'applique à tous les types de tarauds. Pour la minimiser au maximum, il faut créer à proximité immédiate de la face avant du taraud une faible partie coupante plane ou helicoïdale qui, par l'effet de la force FT sur la face de coupe fc de forme hélicoïdale à droite ou plane inclinée à droite, donne une composante FTL égale et opposée à FL.The negative force FL applies to all types of taps. To minimize it as much as possible, it is necessary to create in the immediate vicinity of the front face of the tap a weak planar or helical cutting part which, by the effect of the force FT on the cutting face fc of helical shape to the right or plane inclined at right, gives an FTL component equal and opposite to FL.

L'angle approprié B qui conduit à cet équilibre peut varier de O à 250 en fonction de l'angle d'entrée de la partie conique coupante 12 (fig.8-9 et 10). La solution généralement admise comme étant la meilleure est celle où l'angle d'hélice ou l'angle du plat est compris entre 8 et 120. L'angle de coupe radial 6 (fig. 2) } sur cette petite hélice est adapté à la famille de natériaux pour laquelle l'outil est destiné.Toutes les valeurs possibles pour cet angle radial, -, compris celles négatives font partie de l'invention.The appropriate angle B which leads to this equilibrium can vary from 0 to 250 depending on the angle of entry of the cutting conical part 12 (figs. 8-9 and 10). The solution generally accepted as being the best is that where the helix angle or the angle of the plate is between 8 and 120. The radial cutting angle 6 (fig. 2)} on this small helix is suitable for the family of materials for which the tool is intended. All possible values for this radial angle, -, including negative ones are part of the invention.

La détermination de la longueur de la partie plane ou hélicoïdale a droite de O à 25a est un dément essentiel de l'invention, car elle ne doit pas perturber l'évacuation des copeaux.The determination of the length of the flat or helical part to the right from 0 to 25a is an essential dementia of the invention, since it must not disturb the evacuation of the chips.

Il est important quand on raisonne pour déterminer cette longueur, tres nettement plus faible que 12, de ne tenir compte que de la partie de 12 qui coupe réellement. C'est celle dont le diamètre est supérieur au diamètre de perçage. Le pas à réaliser et l'angle de l'entrée 12 interviennent aussi dans sa détermination.It is important when we reason to determine this length, very much shorter than 12, to take into account only the part of 12 which actually cuts. It is the one whose diameter is greater than the drilling diameter. The step to be taken and the angle of the entry 12 also play a role in determining it.

La longueur doit être déterminée pour que, sur chaque peigne, la première dent coupant la matière soit positionnée totalement ou partiellement sur cette partie plane ou hélicoïdale. Les dents suivantes coupent totalement ou partiellement sur l'hélice initiale prévue pour vehiculer les copeaux.The length must be determined so that, on each comb, the first tooth cutting the material is completely or partially positioned on this flat or helical part. The following teeth completely or partially cut on the initial propeller provided to transport the shavings.

Une longueur d'hélice judicieusement choisie, un peu différente, ne saurait constituer qu'une variante de l'invention, en particulier cette longueur peut être réduite.A judiciously chosen, slightly different propeller length can only constitute a variant of the invention, in particular this length can be reduced.

La solution généralement admise comme étant la meilleure est celle qui donne une longueur d'hélice coupant réellement la matière égale à 0,75 à 1 fois le pas.The solution generally accepted as being the best is that which gives a length of helix actually cutting the material equal to 0.75 to 1 times the pitch.

La réalisation de la partie plane ou hélicoïdale sur une longueur de l'ordre de 0,75 pas ne présente pas de difficultés particulières, surtout avec la généralisation des machines à CNC, des broches à grande vitesse et des logiciels de calcul des formes des meules et des goujoures.The realization of the flat or helical part over a length of the order of 0.75 steps does not present any particular difficulties, especially with the generalization of CNC machines, high-speed spindles and software for calculating the shapes of grinding wheels and tastes.

La forme de la partie plane ou hélicoïdale sur une longueur de l'ordre de 0,75 pas peut varier ; souvent c'est un plan incliné à droite, dans d'autres cas une forme gauche quelconque inclinée à droite. Toutes les formes realisées sur les machines existantes ou à venir ne sauraient remettre en cause l'invention qui porte sur la présence de cette partie inclinée à droite, sur une faible longueur et non sur sa réalisation. The shape of the flat or helical part over a length of the order of 0.75 steps can vary; often it is a plane inclined to the right, in other cases any left shape inclined to the right. All forms produced on existing or future machines cannot call into question the invention which relates to the presence of this part inclined to the right, over a short length and not to its production.

Claims (1)

REVENDICATIONS Taraud à arètes coupantes, chaque arète coupante des flancs (CBTap with cutting edges, each cutting edge of the flanks (CB DE) étant située à l'intersection des flancs (ACNM, FDOP) et de la face de coupe (ACDF) et chaque arète coupante du cone d'entrée 12 (CD) étant située à l'intersection de la partie conique détalonnée (CDON) et de la face de coupe (ACDF) caractérisé en ce que la face de coupe (ACDF)du premier filet de chaque peigne coupant la matière est partiellement ou totalement constituée par une surface inclinée à droite de O à 250 quelle que soit l'inclinaison de la face de coupe (ACDF) des filets suivants. DE) being located at the intersection of the flanks (ACNM, FDOP) and the cutting face (ACDF) and each cutting edge of the entry cone 12 (CD) being located at the intersection of the beaded conical part (CDON ) and of the cutting face (ACDF) characterized in that the cutting face (ACDF) of the first thread of each comb cutting the material is partially or totally formed by a surface inclined to the right from 0 to 250 whatever the inclination of the cutting face (ACDF) of the following threads.