FR2878772A1 - Plaquette de coupe pour outil de percage rotatif - Google Patents

Abstract

La plaquette de coupe est constituée d'au moins deux éléments (2, 3) réalisés dans des matières de duretés ou caractéristiques mécaniques différentes. Les éléments constitutifs (2, 3) de la plaquette de coupe sont assemblés de manière imbriquée suivant un ou des joints (17), de manière à obtenir une plaquette possédant des zones de duretés et/ou ténacités différentes, le long de ses arêtes de coupe (8, 13 ; 9, 14) ou de ses bords latéraux (10, 11). La répartition de ces zones permet de compenser les différences d'usure lors de l'utilisation de la plaquette de coupe.

Description

La présente invention se rapporte au domaine des forets et autres outils

de perçage rotatifs analogues, dont la partie coupante comporte une ou plusieurs plaquettes de coupe rapportées. Plus particulièrement, l'invention

concerne une plaquette de coupe, caractérisée par une structure particulière, pour un tel outil de perçage rotatif, la plaquette étant prévue pour être insérée dans la tête de l'outil de perçage.

Dans un outil de perçage rotatif classique, notamment un outil utilisable dans le domaine du perçage de la pierre, la partie coupante qui assure le perçage est un insert ou "plaquette" en métal dur, en général de forme d'ensemble plane et de forme pointue dans sa zone supérieure. Cette plaquette est habituellement fixée sur la tête de l'outil de perçage par insertion dans une fente transversale, usinée à cet effet, la pointe de la plaquette et ses arêtes de coupe dépassant à l'extérieur de ladite fente.

En cours de travail d'un tel outil de perçage rotatif, la vitesse de coupe est quasi nulle sur la pointe, celle-ci se situant sur l'axe central de l'outil, tandis que cette vitesse est maximale aux extrémités radialement extérieures des arêtes de coupe de la plaquette. De ce fait, l'usure n'est pas constante depuis la pointe de la plaquette jusqu'aux extrémités des arêtes de coupe.

Ainsi, pour une plaquette classique en carbure, de structure monobloc, d'une dureté ou composition donnée, les conditions de coupe variables selon la distance à l'axe central font que certaines parties des arêtes de coupe se dégradent plus rapidement que d'autres. Pour éviter cet inconvénient, en particulier dans le cas des applications de perçage avec percussion, l'idéal serait de pouvoir disposer d'une dureté et/ou ténacité variable de la plaquette, en fonction de la vitesse de coupe de chaque point des arêtes de celle-ci, autrement dit en fonction de la vitesse circonférentielle de chaque point donc de sa position (plus ou moins éloignée de l'axe central) sur une ligne allant de la pointe de la plaquette vers l'extrémité extérieure des arêtes de coupe de la plaquette.

La présente invention vise à fournir une solution à ce problème, donc à obtenir, de façon industrielle, une plaquette de coupe avec des zones de caractéristiques mécaniques différenciées et, en particulier, avec une dureté et/ou une ténacité adaptée aux caractéristiques de coupe, notamment aux vitesses de coupe, suivant la position sur chaque arête de coupe de la plaquette.

A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet une plaquette de coupe pour outil de perçage rotatif, qui est constituée d'au moins deux éléments réalisés dans des matières de duretés, ou de caractéristiques mécaniques différentes, les éléments constitutifs de la plaquette de coupe étant assemblés de manière imbriquée suivant un ou des joints, de manière à obtenir une plaquette de coupe possédant des zones de duretés et/ou ténacités différentes, correspondant en particulier à des parties où l'usure est différente lors de l'utilisation de la plaquette de coupe.

Ainsi, l'idée inventive consiste, en assemblant de manière imbriquée deux ou plusieurs éléments de duretés et/ou ténacités différentes, à obtenir globalement une plaquette de coupe avec des zones de duretés et/ou ténacités différentes. Ceci permet alors d'adapter la dureté locale aux caractéristiques de coupe et d'usure, notamment suivant la position radiale sur chaque arête de coupe, mais aussi sur les deux bords latéraux de la plaquette de coupe si cela est souhaité (comme détaillé plus bas).

L'assemblage des éléments constitutifs de la plaquette de coupe peut être notamment réalisé par brasage, un ou des joints de brasure étant réalisés entre les éléments imbriqués, de préférence en évitant un contact direct entre deux éléments assemblés. Un tel joint d'assemblage peut également être constitué par insertion d'un matériau intermédiaire, de faible épaisseur, qui joue alors un rôle d'amortisseur entre les éléments assemblés. Cette disposition est importante notamment dans le cas d'un outil de perçage travaillant simultanément en rotation et en percussion, auquel cas tout contact direct entre les éléments constitutifs de la plaquette de coupe risquerait d'être préjudiciable à la résistance mécanique de l'ensemble de cette plaquette.

Divers modes de réalisation de la plaquette de coupe, objet de l'invention, sont envisageables selon la forme et la disposition de ses éléments constitutifs, forme et disposition qui déterminent la répartition spatiale des zones de duretés différentes, ou de caractéristiques mécaniques différentes, de la plaquette de coupe.

Selon une première forme de réalisation, la plaquette de coupe comprend un élément inséré formant en particulier la région d'une pointe centrale de la plaquette de coupe et au moins une portion d'arête de coupe s'étendant à partir de la pointe centrale, et au moins un élément récepteur ou élément de base formant en particulier les bords latéraux de la plaquette de coupe et au moins une portion d'arête de coupe rejoignant l'un de ces bords latéraux.

Dans la conception la plus simple, la plaquette de coupe est ici constituée seulement de deux éléments de duretés ou caractéristiques mécaniques différentes, à savoir: l'élément inséré formant la pointe centrale, et l'élément récepteur formant les bords latéraux de la plaquette, l'élément récepteur possédant un logement recevant la base, de forme correspondante, de l'élément inséré.

Dans une variante, la plaquette de coupe est constituée de trois éléments de duretés ou caractéristiques mécaniques différentes, à savoir: l'élément inséré formant la pointe centrale, un élément intermédiaire recevant l'élément inséré, et un élément de base formant les bords latéraux de la plaquette et recevant lui-même l'élément intermédiaire, les trois éléments formant des portions successives d'arêtes de coupe.

Ainsi, chaque arête de coupe de la plaquette se compose elle-même de deux ou trois portions successives, de caractéristiques mécaniques et notamment de duretés différentes puisqu'elles appartiennent à des éléments en matières différentes. En particulier, les portions successives des arêtes de coupe, respectivement formées par les éléments constitutifs de la plaquette, peuvent être de duretés croissantes, en s'éloignant de la pointe centrale de la plaquette, pour compenser l'usure habituellement croissante de la pointe vers les extrémités extérieures des arêtes de coupe. Ces portions successives peuvent aussi être de duretés décroissantes, en s'éloignant de la pointe centrale de la plaquette.

Avantageusement, la base de l'élément inséré possède une forme générale en arc de cercle, assurant une répartition optimale, vers l'élément sous-jacent (élément récepteur ou élément intermédiaire selon le cas), des contraintes engendrées lors de l'utilisation de l'outil de perçage. La base en arc de cercle de l'élément inséré peut être prolongée, à ses deux extrémités, par deux bords droits opposés, parallèles l'un à l'autre, qui assurent le positionnement de l'élément inséré dans son logement creusé dans l'élément récepteur ou l'élément intermédiaire.

L'agencement peut être tel que les portions d'arêtes de coupe qui appartiennent respectivement à l'élément inséré et à l'élément récepteur ou élément de base, et le cas échéant à l'élément intermédiaire, se situent exactement dans le prolongement l'une de l'autre, pour former des arêtes de coupe continues. Selon une autre possibilité, l'élément inséré fait saillie au-dessus de l'élément récepteur, ou le cas échéant de l'élément intermédiaire, de sorte que les portions d'arêtes de coupe appartenant à l'élément inséré se trouvent surélevées et séparées, par rapport aux portions d'arête de coupe appartenant à l'élément récepteur, ou le cas échéant à l'élément intermédiaire. De plus, avec un élément inséré ainsi,en saillie, un épaulement profilé est réalisable sur les deux bords droits opposés de cet élément situés hors du logement de l'élément récepteur (ou le cas échéant de l'élément intermédiaire). Cette configuration et en particulier l'épaulement protègent le joint entre l'élément inséré et l'élément sous-jacent, sachant qu'il ne prend pas appui sur l'élément sous-jacent hors du logement qui reçoit l'élément inséré.

Selon une possibilité, l'élément inséré et l'élément récepteur ou élément de base, et le cas échéant l'élément intermédiaire, possèdent une forme et une disposition symétriques par rapport à l'axe central de la plaquette de coupe, qui se confond avec l'axe de rotation de l'outil de perçage. Toutefois, dans des variantes avantageuses, au moins l'un des éléments constitutifs de la plaquette de coupe possède une forme et/ou une disposition dissymétriques par rapport à l'axe central de la plaquette de coupe, qui se confond avec l'axe de rotation de l'outil de perçage. En effet, avec des éléments de forme et disposition totalement symétrique par rapport à l'axe de rotation de l'outil de perçage, il existe un risque d'apparition d'une usure plus importante, localisée sur les arêtes de coupe au niveau des joints de raccordement entre les différents éléments de la plaquette de coupe. Au contraire, en prévoyant une dissymétrie (de part et d'autre de l'axe de rotation), on crée une répartition non seulement des zones de duretés ou de caractéristiques mécaniques différentes, mais aussi des joints de raccordement entre éléments, ce qui est de nature à équilibrer l'usure et à augmenter la longévité de l'outil de perçage.

Selon une autre forme de réalisation de l'invention, la plaquette de coupe comprend au moins deux éléments superposés, de duretés ou caractéristiques mécaniques différentes, qui s'étendent chacun depuis un bord latéral de la plaquette de coupe jusqu'au bord latéral opposé.

Dans la conception la plus simple, la plaquette de coupe est ici constituée seulement de deux éléments de duretés ou caractéristiques mécaniques différentes, à savoir: un élément supérieur formant une pointe centrale et deux arêtes de coupe qui s'étendent jusqu'aux deux bords latéraux de la plaquette, et un élément inférieur ou élément de base.

Dans une variante, la plaquette de coupe est constituée de trois éléments de duretés ou caractéristiques mécaniques différentes, à savoir: un élément supérieur formant une pointe centrale et deux arêtes de coupe qui s'étendent jusqu'aux deux bords latéraux de la plaquette, un élément intermédiaire, et un élément inférieur ou élément de base.

Ainsi, le long de chacun des deux bords latéraux de la plaquette de coupe, donc dans le sens de la hauteur de la plaquette, sont présentes deux ou trois zones successives avec des duretés différentes ou des caractéristiques mécaniques différentes. En particulier, l'élément supérieur peut être choisi de plus grande dureté que le ou les autres éléments constitutifs de la plaquette, pour limiter le phénomène d'usure plus prononcée de deux angles supérieurs de la plaquette de coupe. II est en outre concevable de réduire ici la largeur de l'élément intermédiaire ou de l'élément de base, par rapport à la largeur du ou des autres éléments constitutifs de la plaquette de coupe, en vue de limiter les frottements sur la paroi latérale des trous percés, tout en conservant un guidage sur la hauteur totale des bords latéraux de la plaquette.

Dans le cas d'une plaquette de coupe constituée de trois éléments de duretés ou caractéristiques mécaniques différentes, il est possible de cumuler les principes des deux formes de réalisation précédemment décrites, en prévoyant: - un premier élément inséré formant une pointe centrale de la 25 plaquette et deux portions d'arêtes de coupe s'étendant de part et d'autre de la pointe centrale, - un élément récepteur possédant un logement recevant l'élément inséré, et formant deux autres portions d'arêtes de coupe, l'élément récepteur s'étendant depuis un bord latéral de la plaquette de coupe jusqu'au bord latéral opposé, et - un élément inférieur ou élément de base, situé sous l'élément récepteur et s'étendant lui aussi depuis un bord latéral de la plaquette de coupe jusqu'au bord opposé.

Ainsi, les zones de duretés différentes ou de caractéristiques mécaniques différentes se trouvent réparties tant radialement sur les arêtes de coupe de la plaquette, que dans le sens de la hauteur sur les deux bords latéraux de la même plaquette de coupe, ce qui permet d'optimiser par exemple la résistance à l'usure des plaquettes ainsi constituées.

Enfin, selon encore une autre forme de réalisation de l'invention, la plaquette de coupe est constituée d'au moins deux éléments de duretés différentes ou caractéristiques mécaniques différentes dont l'épaisseur, au moins localement, correspond à une fraction de l'épaisseur totale de la plaquette de coupe, les éléments étant accolés de manière à former une plaquette complète, avec répartition des zones de duretés différentes, ou de caractéristiques mécaniques différentes, dans le sens de l'épaisseur de cette plaquette.

Selon ce principe, est en particulier réalisable une plaquette de coupe constituée de trois éléments, à savoir: un premier élément qui forme une pointe centrale et deux ailes opposées qui s'étendent chacune jusqu'à un bord latéral de la plaquette, en délimitant respectivement deux logements, et deux autres éléments, de duretés ou caractéristiques mécaniques différentes de celle du premier élément, qui prennent place respectivement dans les deux logements du premier élément et qui forrnent, chacun, une arête de coupe de la plaquette.

Ce type de disposition permet d'obtenir des caractéristiques spécifiques directement sur les arêtes de coupe, ou sur d'autres parties de la plaquette telles que la pointe ou les faces en dépouille. II permet également de diriger l'usure de certaines parties de la plaquette, par exemple afin de constituer un témoin d'usure, ou d'obtenir un renouvellement des arêtes de coupe. De plus, il peut être envisagé d'orienter l'usure sur ces éléments afin de faire varier la géométrie globale de la plaquette de coupe au cours du temps, et de lui conférer des caractéristiques constantes, ou au contraire évolutives dans le temps, selon les besoins.

De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de cette plaquette de coupe pour outil de perçage rotatif.

Figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une première forme de réalisation de la plaquette de coupe selon l'invention, ses deux éléments constitutifs étant représentés séparés; Figure 2 est une vue de face de la plaquette de coupe de la figure 1, ses deux éléments constitutifs étant représentés assemblés; Figure 3 est une vue en perspective éclatée, similaire à la figure 1, d'une variante de cette plaquette de coupe à deux éléments; Figure 4 est une vue de face de la plaquette de coupe de la figure 3, ses deux éléments constitutifs étant représentés assemblés; Figure 5 est une vue en perspective éclatée d'une deuxième forme de réalisation de la plaquette de coupe selon l'invention, ses trois éléments constitutifs étant représentés séparés; Figure 6 est une vue de face de la plaquette de coupe de la figure 5, ses trois éléments constitutifs étant représentés assemblés; Figure 7 est une vue en perspective éclatée, similaire à la figure 5, d'une variante de cette plaquette de coupe à trois éléments; Figure 8 est une vue de face de la plaquette de coupe de la figure 7, ses trois éléments constitutifs étant représentés assemblés; Figure 9 est une vue en perspective éclatée, similaire aux figures 5 et 7, d'une autre variante de cette plaquette de coupe à trois éléments; Figure 10 est une vue de face de la plaquette de coupe de la figure 9, ses trois éléments constitutifs étant représentés assemblés; Figure 11 est une vue en perspective éclatée d'une troisième forme de réalisation de la plaquette de coupe selon l'invention, ses deux éléments constitutifs étant représentés séparés; Figure 12 est une vue de face de la plaquette de coupe de la figure 11, ses deux éléments constitutifs étant représentés assemblés; Figure 13 est une vue en perspective éclatée, similaire à la figure 11, d'une variante de la précédente forme de réalisation; Figure 14 est une vue de face de la plaquette de coupe de la figure 13, ses trois éléments constitutifs étant représentés assemblés; Figure 15 représente, en perspective éclatée, encore une autre forme de réalisation de la plaquette de coupe selon l'invention, laquelle combine les caractéristiques des formes de réalisation précédentes; Figure 16 est une vue de face de la plaquette de coupe de la figure 15, ses trois éléments constitutifs étant représentés assemblés; Figure 17 est une vue en perspective éclatée d'une dernière forme de réalisation de la plaquette de coupe selon l'invention, ses trois éléments constitutifs étant représentés séparés; Figure 18 est une vue de face de la plaquette de coupe de la figure 17, ses trois éléments constitutifs étant représentés assemblés; Figure 19 est une vue en perspective éclatée d'une plaquette à trois arêtes de coupe comportant application de l'invention; Figure 20 est une vue en perspective de la plaquette à trois arêtes de la figure 19, à l'état assemblé ; Figure 21 est une vue en perspective éclatée d'une variante de cette plaquette à trois arêtes de coupe; Figure 22 est une vue en perspective de la plaquette de la figure 21, à l'état assemblé.

Les figures 1 et 2 représentent une première forme de réalisation d'une plaquette de coupe conforme à l'invention, plaquette qui est composée de deux éléments 2 et 3, respectivement désignés comme élément inséré et élément récepteur, réalisés dans des matières qui possèdent des duretés différentes.

L'élément inséré 2, de plus petites dimensions, possède une base 4 de forme générale semi-circulaire dans l'exemple illustré, prolongée par deux bords droits opposés 5 et 6, parallèles l'un à l'autre. Le sommet de l'élément inséré 2 forme une pointe centrale 7, de part et d'autre de laquelle s'étendent des portions d'arêtes de coupe 8 et 9.

L'élément récepteur 3, de plus grandes dimensions, possède la forme générale d'une plaquette de coupe classique, pentagonale, notamment avec deux bords latéraux opposés 10 et 11. Au sommet de l'élément récepteur 3, ici à égale distance des deux bords latéraux 10 et 11, est creusé un logement 12 à fond semi-circulaire dans l'exemple illustré, complémentaire de la base 4 de l'élément récepteur 3. Au sommet de l'élément récepteur 3 de part et d'autre du logement 12, sont formées des portions d'arêtes de coupe 13 et 14. Cet élément récepteur 3 est réalisé dans une matière d'une dureté supérieure à celle de l'élément inséré 2.

A l'état assemblé (figure 2), l'élément inséré 2 se trouve engagé par sa base 4 jusqu'au fond du logement 12 correspondant de l'élément récepteur 3, les bords droits 5 et 6 de l'élément inséré 2 assurant le positionnement de cet élément inséré 2 dans le logement 12. Les grandes faces 15 de l'élément inséré 2 viennent alors affleurer les grandes faces 16 correspondantes de I"élément récepteur 3, tandis que la pointe 7 de l'élément inséré 2 se situe en position centrée, par rapport aux deux bords latéraux 10 et 11 de l'élément récepteur 3.

L'élément inséré 2, ainsi positionné, est assemblé à l'élément récepteur 3, par un joint de brasure 17. Les deux éléments 2 et 3, solidarisés par le joint de brasure 17, forment ici une plaquette de coupe dans laquelle les deux portions d'arêtes de coupe 8 et 9, appartenant à l'élément inséré 2, peuvent être directement prolongées vers l'extérieur par les deux portions d'arêtes de coupe 13 et 14 appartenant à l'élément récepteur 13. Toutefois, chaque arête de coupe complète ainsi constituée possède deux zones de duretés ou de caractéristiques mécaniques différentes, à savoir par exemple: vers le centre de la plaquette, de part et d'autre de la pointe 7, une première zone de plus faible dureté, correspondant à la partie d'arête 8 ou 9 formée sur l'élément inséré 2, et vers l'extérieur de la plaquette, en direction des bords latéraux 10 et 11, une seconde zone de plus grande dureté, correspondant à la portion d'arête 13 ou 14 formée sur l'élément récepteur 3, lui-même de plus grande dureté. Ainsi, dans cet exemple, la dureté des arêtes de coupe se trouve globalement augmentée en direction des bords latéraux 10 et 11 de la plaquette de coupe, donc à l'endroit où, en cours de travail de l'outil, la vitesse circonférentielle est plus élevée.

Les figures 3 et 4, sur lesquelles les éléments et parties correspondant à ceux précédemment décrits sont désignés par les mêmes repères numériques, montrent une variante de la réalisation précédente, dans laquelle l'élément inséré 2 possède une hauteur nettement supérieure à la profondeur du logement 12 ménagé dans l'élément récepteur 3. Ainsi, à l'état assemblé (figure 4), la partie supérieure de l'élément inséré 2, avec sa pointe centrale 7 et ses deux portions d'arêtes de coupe 8 et 9, font saillie par rapport aux deux portions d'arêtes de coupe 13 et 14 de l'élément récepteur 3. Dans cette configuration, il est obtenu une protection du joint 17 entre l'élément inséré 2 et l'élément récepteur 3 par le fait que sur l'élément inséré 2 les deux bords droits 5 et 6 présentent, sur leurs portions supérieures respectives qui se situent hors du logement 12 de l'élément récepteur 3, un épaulement profilé 18 ou 19. Cet épaulement protège le joint 17 réalisé entre l'élément inséré 2 et l'élément récepteur 3, sachant que la partie inférieure de chaque épaulement 18 ou 19 ne repose pas sur la partie supérieure de l'élément récepteur 3, pourvue des portions d'arêtes de coupe 13 et 14. Comme précédemment, les deux éléments 2 et 3 de la plaquette de coupe sont réalisés dans des matières de duretés ou de caractéristiques mécaniques différentes.

Les figures 5 et 6 représentent une autre plaquette de coupe, composée de trois éléments ayant des duretés ou des caractéristiques mécaniques différentes. En reprenant pour partie la terminologie précédente, cette plaquette de coupe se compose d'un élément inséré central 2, d'un élément récepteur 3, et d'un élément inséré intermédiaire 20, dans cet exemple de forme générale semi-annulaire, qui prend place entre l'élément inséré 2 et l'élément récepteur 3. Plus particulièrement, l'élément inséré intermédiaire 20 possède un logement 21 dans cet exemple semi-circulaire, recevant la base 4 de l'élément inséré 2, et possède lui- même une base 22 semi-circulaire dans cet exemple, engagée dans le logement 12 de l'élément récepteur 3, lequel peut aussi être désigné comme élément de base. Les trois éléments 2, 3 et 20 peuvent être assemblés par deux joints de brasure 23 et 24. A l'état assemblé (figure 5), les grandes faces respectives 15, 16 et 25 des trois éléments 2, 3 et 20 se situent dans des plans communs. L'élément intermédiaire 20 forme, dans sa partie supérieure, deux portions d'arête de coupe 26 et 27 qui peuvent assurer la continuité entre les portions d'arêtes intérieures 8 et 9 et les portions d'arêtes extérieures 13 et 14. Les duretés ou caractéristiques mécaniques des portions d'arêtes successives 8, 26, 13, d'une part, et 9, 27, 14 d'autre part, sont croissantes en fonction des matières constitutives des trois éléments 2, 3 et 20.

La plaquette de coupe des figures 5 et 6 possède une disposition symétrique de ses trois éléments 2, 3 et 20, par rapport à l'axe de rotation de la plaquette donc de l'outil de perçage, cette disposition pouvant aussi être qualifiée de "concentrique" par rapport à la pointe centrale 7. Cette symétrie peut provoquer une usure plus importante des arêtes de coupe de la plaquette, localisée au niveau des joints 23 et 24 suivant lesquels se raccordent les portions successives 8, 26, 13 et 9, 27, 14 de ces arêtes de coupe.

Pour éviter ce risque, il est proposé des variantes, représentées aux figures 7 à 10, dans lesquelles il est introduit une dissymétrie de forme et de disposition des trois éléments 2, 3 et 20 de la plaquette de coupe.

Dans une première variante, illustrée aux figures 7 et 8, l'élément intermédiaire 20 conserve selon l'exemple illustré une forme semi-annulaire, avec des portions d'arêtes de coupe 26 et 27 d'égale longueur, mais il se trouve décalé par rapport à l'axe central de la plaquette de coupe. L'élément inséré 2 possède une forme dissymétrique, avec deux portions d'arêtes de coupe 8 et 9 de longueurs inégales. De 'même, l'élément récepteur 3 possède une forme dissymétrique, résultant d'un décalage latéral de son logement 12, de sorte qu'il possède deux portions d'arêtes de coupe 13 et 14 de longueur inégales.

Dans une seconde variante, illustrée aux figures 9 et 10, les trois éléments constitutifs 2, 3 et 20 de la plaquette de coupe possèdent des formes dissymétriques. L'élément inséré 2 et l'élément récepteur 3 correspondent sensiblement à la description précédente de la première variante, avec des portions d'arêtes de coupe respectives 8, 9 et 13, 14 de longueurs inégales. L'élément intermédiaire 20 possède ici l'allure d'une volute, délimitée par deux surfaces semi-cylindriques excentrées l'une par rapport à l'autre, de telle sorte que ses deux portions d'arêtes de coupe 26 et 27 sont, elles aussi, de longueurs inégales.

Par de telles dissymétries ou excentrations, on obtient une répartition des zones de duretés différentes ou de caractéristiques mécaniques différentes des deux arêtes de coupe, propre à diminuer l'usure de ces arêtes notamment au niveau des joints 23 et 24 dont les positions sur une arête de coupe se trouvent décalées par rapport aux positions sur l'autre arête de coupe. Une réalisation, telle que celle des figures 9 et 10, permet aussi de privilégier la répartition suivant une seule arête de coupe; ce type de répartition peut être avantageux pour des applications ne requérant qu'une faible puissance de travail. Par contre, pour des applications plus difficiles en termes de conditions de coupe, la répartition sur deux arêtes de coupe, telle qu'illustrée aux figures 7 et 8, reste plus avantageuse du point de vue de la productivité.

Les figures 11 à 14 illustrent d'autres réalisations, dans lesquelles la répartition des éléments de duretés différentes ou de caractéristiques mécaniques différentes de la plaquette de coupe est réalisée dans le sens de la hauteur de cette plaquette.

Plus particulièrement, dans la forme de réalisation des figures 11 et 12, la plaquette de coupe est composée de deux éléments 28 et 29 superposés. Le premier élément, ou élément supérieur 28 forme la pointe centrale 7, et les deux arêtes de coupe 30 et 31 qui s'étendent, de part et d'autre de cette pointe centrale 7, jusqu'aux deux bords latéraux 10 et 11. Le second élément, ou élément inférieur 29 forme la base de la plaquette de coupe, en se raccordant à l'élément supérieur 28 suivant un joint 32 qui s'étend d'un bord latéral 10 à l'autre bord latéral 11. La géométrie de la surfacede contact entre les éléments 28 et 29 est définie de façon à faciliter le positionnement de ces éléments l'un par rapport à l'autre, notamment pour obtenir un alignement des bords latéraux 10 et 11,L'élément supérieur 28 est réalisé en une matière de nuance adaptée, présentant une résistance accrue aux chocs et aux frottements. L'élément inférieur 29 est réalisé en une matière d'une nuance différente, privilégiant plutôt la résistance à l'usure.

Les figures 13 et 14 illustrent une variante de la forme de réalisation précédente, dans laquelle la plaquette de coupe est composée de trois éléments superposés, soit: un élément supérieur 28 formant la pointe centrale 7 et les deux arêtes de coupe 30 et 31, un élément inférieur 29 formant la base de la plaquette de coupe, et un élément intermédiaire 33, ces éléments étant assemblés suivant deux joints 34 et 35 qui, l'un et l'autre, s'étendent d'un bord latéral 10 à l'autre bord latéral 11. La géométrie des surfaces de contact entre les éléments 28, 29 et 33 est définie de manière à faciliter les positionnements de ces éléments l'un par rapport à l'autre pour obtenir, par exemple, un alignement des bords latéraux 10 et 11. L'insertion de l'élément intermédiaire 33 permet une adaptation plus fine des nuances de matière, en fonction des phénomènes d'usure qui se produisent sur les deux bords latéraux 10 et 11 de la plaquette de coupe. De plus, comme le montre notamment la figure 14, dans cette variante la largeur de l'élément intermédiaire 33 peut être réduite par rapport à celle de l'élément supérieure 28 et de l'élément inférieur 29 de la plaquette de coupe. Ceci permet de limiter les frottements sur la paroi latérale des trous percés, tout en conservant un guidage sur la hauteur totale des bords latéraux 10 et 11 de la plaquette de coupe.

Comme le montrent les figures 15 et 16, il est possible de concevoir des plaquettes de coupe qui combinent les caractéristiques des formes de réalisation précédentes, c'est-à-dire qui présentent, simultanément, une répartition des nuances de dureté le long des arêtes de coupe, et une répartition des nuances de dureté dans le sens de la hauteur de la plaquette de coupe. Dans l'exemple illustré, cette plaquette de coupe est composée de trois éléments réunis, à savoir: un élément inséré 2 avec une pointe centrale 7 et deux portions d'arêtes de coupe 8 et 9; un élément récepteur 36, présentant un logement 37 pour l'élément inséré 2, et formant deux autres portions d'arête de coupe 38 et 39, l'élément 36 s'étendant d'un bord latéral 10 à l'autre bord latéral 11 de la plaquette de coupe; un élément inférieur 40, raccordé à la base de l'élément récepteur 36, et s'étendant lui aussi entre les deux bords latéraux 10 et 11 de la plaquette de coupe. Ainsi, deux nuances distinctes de matière se succèdent tant sur chaque arête de coupe 8-38 ou 9-39 sur chaque bord latéral 10 ou 11. La géométrie des surfaces de contact entre les éléments 2, 36 et 40 est, ici également, définie de manière à pouvoir les positionner avec précision l'un par rapport à l'autre.

Les figures 17 et 18 montrent une autre forme de réalisation, composée de trois éléments 41, 42 et 43 répartis suivant l'épaisseur de la plaquette de coupe. Le premier élément 41 comporte une pointe centrale 7, et deux ailes opposées 44 et 45, qui s'étendent, respectivement, depuis la zone centrale jusqu'aux bords latéraux 10 et 11 de la plaquette de coupe. Chaque aile 44 ou 45 possède une épaisseur qui est de l'ordre de la moitié de l'épaisseur totale de la plaquette de coupe. Les deux ailes 46 et 45 sont décalées, et délimitent deux logements, respectivement 46 et 47, dirigés en sens opposés. Le premier logement 46 reçoit l'élément 42, qui fournit le complément de l'épaisseur de la plaquette de coupe, et qui forme une première arête de coupe 48. Le second logement 47 reçoit l'élément 43, qui fournit le complément de l'épaisseur de la plaquette de coupe, et qui forme une seconde arête de coupe 49, diamétralement opposée à la première. La nuance de dureté des deux éléments 42 et 43, différente de celle de l'élément 41, permet d'obtenir des caractéristiques spécifiques directement sur les deux arêtes de coupe 48 et 49, formées sur ces éléments 42 et 43, ou sur les autres parties de la plaquette telles que la pointe 7 et les faces en dépouille formées sur l'élément 41.

A titre d'exemple, pour une plaquette de coupe composée de trois éléments à disposition "concentrique", selon les figures 5 et 6, les duretés respectives de ces éléments peuvent être (exprimées en dureté Vickers) : pour l'élément inséré central 2: 1 420 HV; - pour l'élément inséré intermédiaire 20: 1 640 HV; - pour l'élément récepteur ou élément de base 3: 1 760 HV.

Dans cet exemple, il est donc visé une résistance croissante à l'usure, depuis la pointe centrale 7 vers les deux bords latéraux 10 et 11 de la plaquette de coupe, et notamment le (long des deux arêtes de coupe qui s'étendent de part et d'autre de la pointe centrale 7.

En ce qui concerne les matières constitutives des éléments de la plaquette de coupe, procurant de telles caractéristiques mécaniques, il peut s'agir notamment de carbure de tungstène, ou encore de tout autre métal dur ou matériau pouvant satisfaire aux exigences ici requises de résistance à l'abrasion et aux chocs.

Alors que tous les exemples de réalisation précédents concernent des plaquettes de coupe possédant une forme d'ensemble plane, il est à noter que le principe de l'invention reste applicable à des plaquettes de coupe de forme générale non plane. En particulier, l'invention est applicable à des plaquettes en forme d'étoile ou de croix, telles que des plaquettes avec trois arêtes de coupe orientées radialement, à 120 les unes par rapport aux autres, autour d'une pointe centrale, comme illustré aux figures 19 à 22.

Ainsi, les figures 19 et 20 montrent une plaquette de coupe avec, réparties autour de la pointe centrale 7, trois arêtes de coupe radiales 50 disposées à 120 les unes par rapport aux autres, chacune des trois arêtes de coupe 50 étant formée par un élément inséré 2, et par un élément récepteur 3 avec logement 12 recevant l'élément inséré 2. Les trois éléments insérés 2 sont ici des éléments individuels, tandis que les trois éléments récepteurs 3 sont solidarisés avec un noyau central 51 de la plaquette, qui comporte ici la pointe centrale 7.

Les figures 21 et 22 montrent une variante de cette plaquette de coupe, toujours pourvue de trois arêtes de coupe 50 disposées à 120 les unes par rapport aux autres autour de la pointe centrale 7. Cette dernière réalisation possède encore trois éléments récepteurs 3 solidarisés avec le noyau central 51 de la plaquette, mais contrairement au mode de réalisation précédent, les trois éléments insérés 2 ne sont pas des éléments individuels.

Ces trois éléments insérés 2 sont ici solidarisés avec la pointe centrale 7, pour constituer un insert 52 en forme d'étoile à trois branches, qui prend place dans un logement unique correspondant 53, creusé tant dans le noyau central 51 de la plaquette que dans une partie des trois éléments récepteurs 3.

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette plaquette de coupe pour outil de perçage rotatif qui ont été décrites ci-dessus à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention: - en réalisant cette plaquette de coupe avec des éléments plus ou moins nombreux, assemblés entre eux par tout procédé ; en modifiant les formes d'emboîtement des éléments constitutifs de cette plaquette de coupe, tout en conservant des géométries à concordance de forme permettant un positionnement défini et reproductible des différents éléments les uns par rapport aux autres; -en prévoyant d'autres types de répartition des duretés ou des caractéristiques mécaniques des éléments constitutifs de la plaquette de coupe, selon les caractéristiques souhaitées et les applications visées; - en réalisant par toute technique, par exemple par collage, l'assemblage entre les éléments constitutifs de la plaquette de coupe, étant entendu que la plaquette pourra ensuite, suivant l'usage habituel, être fixée sur le foret par une opération de brasage qui, alors, pourra assurer si nécessaire l'assemblage définitif des éléments constitutifs de la plaquette; - en combinant de façon différente les caractéristiques décrites dans le cadre des exemples illustrés au dessin, par exemple en prévoyant une zone de largeur réduite non seulement pour une plaquette de coupe en trois éléments superposés (selon figures 13 et 14), mais aussi dans le cas d'une plaquette à deux éléments superposés (telle que celle des figures 11 et 12) ; - en appliquant le principe de l'invention à des plaquettes de coupe de forme extérieure différente, par exemple sans pointe centrale ou avec une autre géométrie des partie coupantes, en particulier avec des arêtes de coupe en nombre, disposition ou orientation différentes.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1. Plaquette de coupe pour outil de perçage rotatif, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'au moins deux éléments (2, 3, 20; 28, 29, 33; 36, 40; 41, 42, 43) réalisés dans des matières de duretés différentes, les éléments constitutifs de la plaquette de coupe étant assemblés de manière imbriquée suivant un ou des joints (17; 23, 24; 32; 34, 35), de manière à obtenir une plaquette de coupe possédant des zones de duretés ou de caractéristiques mécaniques différentes, correspondant en particulier à des parties où l'usure est différente lors de l'utilisation de la plaquette de coupe.

2. Plaquette de coupe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'assemblage des éléments constitutifs de cette plaquette de coupe est réalisé par brasage, un ou des joints de brasure (17; 23, 24; 32; 34, 35) étant réalisés entre les éléments imbriqués, de préférence en évitant un contact direct entre deux éléments assemblés.

3. Plaquette de coupe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'assemblage des éléments constitutifs de cette plaquette est réalisé par un joint constitué par insertion d'un matériau intermédiaire, de faible épaisseur, jouant un rôle d'amortisseur entre les éléments assemblés.

4. Plaquette de coupe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément inséré (2) formant en particulier la région d'une pointe centrale (7) de la plaquette de coupe et au moins une portion d'arête de coupe (8, 9) s'étendant à partir de la pointe centrale (7) , et au moins un élément récepteur ou élément de base (3) formant en particulier les bords latéraux (10, 11) de la plaquette de coupe et au moins une portion d'arête de coupe (13, 14) rejoignant l'un de ces bords latéraux (10, 11).

5. Plaquette de coupe selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle est constituée seulement de deux éléments de duretés ou de caractéristiques mécaniques différentes, à savoir: l'élément inséré (2) formant la pointe centrale (7), et l'élément récepteur (3) formant les bords latéraux (10, 11) de la plaquette, l'élément récepteur (3) possédant un logement (12) recevant la base (4), de forme correspondante, de l'élément inséré (2).

6. Plaquette de coupe selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle est constituée de trois éléments de duretés ou de caractéristiques mécaniques différentes, à savoir: l'élément inséré (2) formant la pointe centrale (7), un élément intermédiaire (20) recevant l'élément inséré (2), et un élément de base (3) formant les bords latéraux (10, 11) de la plaquette et recevant lui-même l'élément intermédiaire (20), les trois éléments (2, 3, 20) formant des portions successives (8, 13, 26; 9, 14, 27) d'arêtes de coupe.

7. Plaquette de coupe selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que les portions successives (8, 13, 26; 9, 14, 27) des arêtes de coupe, respectivement formées par les éléments constitutifs (2, 3, 20) de la plaquette, sont de duretés croissantes ou décroissantes, en s'éloignant de la pointe centrale (7) de la plaquette.

8. Plaquette de coupe selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que les portions d'arêtes de coupe (8, 13, 26; 9, 14, 27) qui appartiennent respectivement à l'élément inséré (2) et à l'élément récepteur, ou élément de base (3), et le cas échéant à l'élément intermédiaire (20), se situent exactement dans le prolongement l'une de l'autre, pour former des arêtes de coupe continues.

9. Plaquette de coupe selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que l'élément inséré (2) fait saillie au-dessus de l'élément récepteur (3), ou le cas échéant de l'élément intermédiaire (20), de sorte que les portions d'arêtes de coupe (8, 9) appartenant à l'élément inséré (2) se trouvent surélevées et séparées par rapport aux portions d'arête de coupe (13, 14) appartenant à l'élément récepteur (3), ou le cas échéant à l'élément intermédiaire (20).

10. Plaquette de coupe selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en ce que la base (4) de l'élément inséré (2) 25 possède une forme générale en arc de cercle.

Il. Plaquette de coupe selon la revendication 10, caractérisée en ce que la base (4) en arc de cercle de l'élément inséré (2) est prolongée, à ses deux extrémités, par deux bords droits opposés (5, 6), parallèles l'un à l'autre.

12. Plaquette de coupe selon l'ensemble des revendications 9 et 11, caractérisée en ce qu'un épaulement profilé (18, 19) est réalisé sur les deux bords droits opposés de l'élément inséré (2) en saillie, situés hors du logement (12) de l'élément récepteur (3) ou le cas échéant de l'élément intermédiaire (20).

13. Plaquette de coupe selon l'une quelconque des 35 revendications 4 à 12, caractérisée en ce que l'élément inséré (2) et l'élément récepteur ou élément de base (3), et le cas échéant l'élément intermédiaire (20), possèdent une forme et une disposition symétriques par rapport à l'axe central de la plaquette de coupe, qui se confond avec l'axe de rotation de l'outil de perçage.

14. Plaquette de coupe selon l'une quelconque des revendications 4 à 12, caractérisée en ce qu'au moins l'un des éléments constitutifs (2, 3, 20)de la plaquette de coupe possède une forme et/ou une disposition dissymétriques par rapport à l'axe central de la plaquette de coupe, qui se confond avec l'axe de rotation de l'outil de perçage.

15. Plaquette de coupe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux éléments superposés (28, 29, 33), de duretés ou caractéristiques mécaniques différentes, qui s'étendent chacun depuis un bord latéral (10) de la plaquette de coupe jusqu'au bord latéral opposé (11).

16. Plaquette de coupe selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'elle est constituée de deux éléments de duretés ou caractéristiques mécaniques différentes, à savoir: un élément supérieur (28) formant une pointe centrale (7) et deux arêtes de coupe (30, 31) qui s'étendent jusqu'aux deux bords latéraux (10, 11) de la plaquette, et un élément inférieur ou élément de base (29).

17. Plaquette de coupe selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'elle est constituée de trois éléments de duretés différentes, à savoir: un élément supérieur (28) formant une pointe centrale (7) et deux arêtes de coupe (30, 31) qui s'étendent jusqu'aux deux bords latéraux (10, 11) de la plaquette, un élément intermédiaire (33) et un élément inférieur ou élément de base (29).

18. Plaquette de coupe selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisée en ce que l'élément supérieur (28) est de plus grande dureté que le ou les autres éléments constitutifs (29, 33) de la plaquette.

19. Plaquette de coupe selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisée en ce que la largeur de l'élément intermédiaire (33) ou de l'élément de base est réduite, par rapport à la largeur du ou des autres éléments constitutifs (28, 29) de la plaquette de coupe.

20. Plaquette de coupe selon l'ensemble des revendications 4 et 15, caractérisée en ce qu'elle est constituée de trois éléments de duretés ou caractéristiques mécaniques différentes, à savoir: un premier élément inséré (2) formant une pointe centrale (7) de la plaquette et deux portions d'arêtes de coupe (8, 9) s'étendant de part et d'autre de la pointe centrale (7), un élément récepteur (36) possédant un logement (37) recevant l'élément inséré (2), et formant deux autres portions d'arêtes de coupe (38, 39), l'élément récepteur (36) s'étendant depuis un bord latéral (10) de la plaquette de coupe jusqu'au bord latéral opposé (Il), et - un élément inférieur ou élément de base (40), situé sous l'élément récepteur (36) et s'étendant lui aussi depuis un bord latéral (10) de la plaquette de coupe jusqu'au bord opposé (11).

21. Plaquette de coupe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'au moins deux éléments (41, 42, 43) de duretés ou caractéristiques mécaniques différentes dont l'épaisseur, au moins localement, correspond à une fraction de l'épaisseur totale de la plaquette de coupe, les éléments (41, 42, 43) étant accolés de manière à former une plaquette complète, avec répartition des zones de duretés différentes, ou de caractéristiques mécaniques différentes, dans le sens de l'épaisseur de cette plaquette.

22. Plaquette de coupe selon la revendication 21, caractérisée en ce qu'elle est constituée de trois éléments, à savoir: un premier élément (41) qui forme une pointe centrale (7) et deux ailes opposées (44, 45) qui s'étendent chacune jusqu'à un bord latéral (10, 11) de la plaquette, en délimitant respectivement deux logements (46, 47), et deux autres éléments (42, 43), de duretés ou caractéristiques mécaniques différentes de celle du premier élément (41), qui prennent place respectivement dans les deux logements (46, 47) du premier élément (41) et qui forment, chacun, une arête de coupe (48, 49) de la plaquette.