Brevet FR2225777A1 — publié le 19741108

Par usinage, il faut comprendre des opérations telles que gravure, découpage de précision, usinage d'allègement, exé- cution d'empreintes, mise au point d'outillage et toutes opérations similaires. Par objet, il faut comprendre tous articles en métal ou céramique telle que verre, cristal, porcelaine, ces articles étant indifféremment utilitaires ou décoratifs et les surfaces à usiner pouvant indifféremment être planes, développables ou gauches. Les matériaux peuvent être opaques ou transparents. Une application particulière concerne la gravure de pièces métalliques telles que bascules et canons en armurerie. Le procédé consiste substantiellement à recouvrir les surfaces à usiner d'une couche d'un polymère photosensible; à préparer une image ou masque d'une telle manière qu'il s'applique contre les surfaces à usiner; à entourer la pièce ainsi préparée par une enveloppe transparente; à assurer un contact franc entre les éléments ainsi superposés; à soumettre ladite couche photosensible à l'action de la lumière dont la longueur moyenne correspond à son pic de sensibilité et, enfin, à dissoudre les parties non polymérisées de ladite couche photosensible. Le choix de la résine photosensible est dicté par la pièce mise en oeuvre, par la nature chimique de la surface à traiter et, dans une certaine mesure, par la finesse des détails à reproduire. Le masque appliqué sur ladite couche photosensible peut être réalisé par la projection directe d'une image. Il peut également être constitué par un masque figurant le profil corrélatif à l'usinage. Un tel masque peut être appliqué sur la couche photosensible soit par pression, soit par dépression. L'insolation a pour effet de polymériser la couche photosensible et de la rendre insoluble au niveau des plages touchées par le rayonnement lorsqu'on utilise un photopolymère négatif. Dans le cas contraire, l'effet est inversé. La dissolution des parties de la couche photosensible non polymérisée se fera avantageusement par l'action d'un bain chimique approprie. Ce procédé peut être appliqué à l'intervention de moyens simples, eux-mêmes déterminés par la morphologie et les dimensions des pièces à usiner. Il en résulte que le procédé peut être complété par des phases additionnelles au prorata de ses applications. Par exemple, si lton envisage l'usinage de matériaux transparents tels que des articles en verre ou en cristal, il s'impose une opération supplémentaire en raison de leur transparence et des difficultés d'accrochage du photopolymère. Pour une telle mise en oeuvre du procédé de l'invention, les surfaces des articles transparents seront parfaitement dégraissées avant sensibilisation en vue de faciliter l'accrochage. De plus, en vue de l'insolation, le photopolymère sera rendu opaque par l'addition d'un colorant évitant au rayonnement de percer la couche photosensible avec, pour conséquence, de se réfléchir sur la face opposée. On pourrait atteindre un résultat similaire, en recouvrant au préalable les surfaces non usinées par un vernis empêchant la réflexion, le photopolymère étant ensuite déposé sur lesdites surfaces vernies. A simple titre d'exemple non limitatif, deux applications caractéristiques sont décrites plus en détail ci-après en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement en vue explosée les éléments intervenant dans l'application du procédé pour l'usinage d'une bascule d'arme de chasse; les figures 2 et 3 représentent schématiquement en vue explosée, respectivement en élévation et en plan, les éléments de la figure 1 dans une première phase caractéristique d'application du procédé; la figure 4 représente schématiquement une vue en direction de la flèche F4 de la figure 2; les figures 5 et 6 représentent schématiquement en vue explosée, respectivement en élévation et en plan, les éléments de la figure 1 dans une deuxième phase caractéristique d1appli- cation du procédé;; la figure 7 représente schématiquement une vue en direction de la flèche F7 de la figure 5; la figure 8 représente schématiquement les éléments de la figure 1 assemblés et prêts par la phase dtinsolation; la figure 9 représente schématiquement à échelle agrandie la partie indiquée en F9 à la figure 8; la figure 10 représen#te schématiquement en coupe transversale un dispositif applicable plus spécialement pour l'usinage de surfaces gauches; la figure 11 représente schématiquement à échelle agrandie la partie indiquée en F11 à la figure 10; les figures 12, 13 et 14 représentent schématiquement l'action du procédé de l'invention appliquant une résine photosensible négative; les figures 15, 16 et 17 -représentent schématiquement l'action du procédé de l'invention appliquant une résine photosensible positive. Comme représenté schématiquement en vue explosée à la figure 1, un dispositif conforme à l'invention peut consister substantiellement en un support formé de deux parties mutuellement emboitables 1-2 entre lesquelles peut être fermement immobilisée la pièce à usiner 3-. Lesdits éléments 1-2 sont tels que, lorsqu'ils sont mutuellement embossés en immobilisant la pièce à usiner 3, on réalise un ensemble d'allure prismatique sur lequel peut être glissé à frottement doux.un manchon transparent 4 (figures 2 à 8). La pièce à usiner 3 a été au préalable, au moins sur ses faces à usiner, recouverte d'une couche d'une substance photosensible connue en soi.Egalement, avant mise en place dudit manchon transparent 4, un masque 5 est appliqué sur les faces à usiner, en l'occurrence sur une face supérieure et sur deux faces latérales: Ce dispositif est, par une soupape 6, susceptible d'être raccordé, par exemple par un tuyau flexible 7, à une pompe à vide 8 (figure 8). Dans l'exemple schématisé aux figures 1 à 9, l'écran 5 est fixé à ladite partie 1 du support, par exemple à l'intervention d'un élément de fixation 9. Cette dis#position est telle qu'au départ ledit écran S se trouve redressé, permettant ainsi la mise en place de la pièce à usiner 3 et de l'élément diemboitement 2, après quoi le susdit écran S est rabattu sur les faces supérieure et latérales de la pièce à usiner; le manchon transparent 4 peut ensuite être aisément mis en place en enfermant ainsi complètement les deux demi-cellules emboîtées 1-2, la pièce à usiner 3 et l'écran 5. Un joint d'étanchéité 10 est prévu entre les bords dépassants, respectivement de la partie frontale 11 de la pièce I et de l'encadrement 12 du manchon transparent 4.Ladite soupape 6 est conditionnée d'une telle manière qu'elle est susceptible de mettre en relation la zone comprise entre l'ensemble 1-2-3-5 et le manchon transparent 4 avec la pompe à vide 8. Le dispositif ainsi réalisé est soumis à l'insolation, la lumière atteignant le susdit masque 5 au travers du manchon transparent 4. Lorsque l'insolation aura été suffisanee pour polymériser les parties ad hoc de la couche de résine photosensible recouvrant la pièce 3, cette dernière est dégagée et soumise à l'action d'un bain chimique approprié en vue de dissoudre les parties non polymérisées. Comme schématisé sommairement aux figures 10 et 11, pour l'usinage d'articles présentant des surfaces gauches, on mettra en oeuvre une cellule enveloppante 13 réalisée, par exemple, à partir d'une résine synthétique souple et transparente. Dans l'exemple schématisé, cette cellule est constituée par deux demi-coquilles 13'-13"; le masque du profil est, par exemple, obtenu par usinage photochimique d'une couche métallique 14 vaporisée sous vide à l'intérieur de la cellule. Celle-ci enveloppe complètement la pièce 15 et peut également être soumise aux effets d'une pompe à vide. Le dispositif ainsi préparé peut, comme dans l'exemple précédent, être successivement soumis à l'insolation, puis à un traitement à un bain chimique pour dissoudre les parties de résine photosensible non polymérisées. Quels que soient les pièces, articles, surfaces usinées, et quels que soient aussi les dispositifs mise en oeuvre, le procédé selon l'invention agira comme schématisé soit aux figures 12 à 14, soit aux figures 15 à 17, selon que l'on mette en oeuvre une résine photosensible négative ou une résine photosensible positive. Dans les figures 12 et 15, 16 représente la pièce à usiner, 17 la couche photosensible, 18 le masque, en l'occurrence formé par un film 19 et une couche d'émulsion 20. La lumière est dirigée en direction des flèches F. Dans lesdites figures 12 et 15, on a représenté la face d'exposition ou d'insolation. Exemple pratique: Pour appliquer le procédé de l'invention, par exemple sur une bascule d'arme de chasse, il pourra être procédé dans l'ordre comme suit: après dégraissage de la pièce en trichloréthylène en phase vapeur, celle-ci est immergée dans le photopolymère et retirée de ce dernier après un temps et à une vitesse fonction de l'épaisseur de la couche désirée et de la dilu tion du produit. Comme photopolymère, on utilisera évidemment des produits du commerce dont, par exemple, le produit connu sous la dénomination KMER.Selon le cas, on pourrait évidemment utiliser un photopolymère choisi parmi les produits connus sous les matricules KPR, KPR2, KPR3, KTFR, KOR, KPL, tous produits bien connus de l'homme de l'Art.La pièce ainsi recouverte du photo-polymère est soumise à une phase d'étuvage,par exemple à une température de 1200C, et pendant une durée de l'ordre de 10 minutes, en vue de durcir la couche sensible. La pièce à usiner est ensuite introduite dans une demi-cellule dont la fonction est de réaliser son positionnement par rapport au masque.Ensuite est placée la seconde cellule qui coiffe la pièce à usiner de manière à donner à l'ensemble pièce-cellule une forme prismatique. Sur la pièce est rabattu le masque. Cet ensemble est enfermé dans un manchon en P.V.C. souple et transparent.Le dispositif ainsi préparé est soumis à l'action d'une pompe à vide, laquelle peut ultérieurement être écartée après fermeture de la soupape. L'ensemble est soumis à l'insolation, la lumière atteignant le susdit masque au travers du manchon. Lorsque l'insolation aura été suffisante pour polymériser les parties ad hoc de la couche de résine photosensible recouvrant la pièce, cette dernière est dégagée et soumise à l'action du bain de développement approprié en vue de dissoudre les parties non polymérisées. Le solvant sera évidemment choisi au prorata de la résine photosensible. Au prorata des résines photosensibles précitées, on pourra utiliser les solvants connus tels que, respectivement, KPR Thinner, KOR Thinner, KMER Thinner, KTFR Thinner. Enfin, la pièce esteensuite étuvée, par exemple pour être portée à une température de l'ordre de 1200C pendant une durée de l'ordre de 10 minutes en vue d'effectuer le durcissement de la couche photosensible subsistante. L'usinage peut s'effectuer par pulvérisation de Fe C13 sous pression et à une température de l'ordre de 550C, ce pendant une durée de l'ordre de 2 minutes. Le procédé peut être terminé par des phases complémentaires au prorata des travaux d'usinage à effectuer. On observera qu'après développement de l'image, l'opé- rateur a la faculté d'effectuer un dépôt métallique par voie électrolytique. On obtientdra ainsi une gravure en relief. Celleci peut néanmoins également être obtenue en disposant, dans la cellule, un masque négatif ou en utilisant un polymère positif. Au cas où l'on désire procéder à un placage d'or, par exemple dans la gravure, il serait judicieux de réaliser cette opération par immersion dans un bain chimique ou électrolytique avant d'effectuer le stripage de la résine photosensible. Comme dit précédemment, les pièces à usiner, et plus particulièrement de telles pièces présentant des surfaces non développables, pourraient être entièrement enveloppées d'une matière transparente après application de l'image ou du masque et avant insolation. Dans les figures 13 et 16, est représenté schématiquement l'état de la pièce après développement et, dans les figures 14 et 17, est représenté schématiquement l'état de ladite pièce après application du bain chimique, par exemple après une attaque acide. On observera que la résine photosensible négative (figure 13) qui nta pas subi le rayonnement, respectivement, l'insolation, est diluée lors du développement. La résine photosensible positive (figure 16) réagit de manière inverse. Il a été établi que le procédé de l'invention peut être appliqué sur toutes pi- ces, tous articles ou surfaces en acier au carbone ou allié, acier à outil, acier inoxydable, acier réfractaire, acier au colombium, d'aluminium, de cuivre, de magnésium,de molybdène, de zinc, de beryllium, nickel, silicium, germanium, sur du verre, du cristal, de la porcelaine, de la céramique en général. Cette énonciation est purement exemplaire. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour l'usinage photochimique d'objets, caractérisé en ce qu'il consiste substantiellement à recouvrir les surfaces à usiner d'une couche d'un polymère photosensible; à préparer une image ou masque d'une telle manière qu'il s'applique contre les surfaces à usiner à entourer la pièce ainsi préparée par une enveloppe transparente: à assurer un contact franc entre les éléments ainsi superposés; à soumettre ladite couche photosensible à l'action de la lumière dont la longueur d'onde moyenne correspond à son pic de sensibilité et, enfin, à dissoudre les parties non polymérisées de ladite couche photosensible. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce recouverte, sur ses faces à usiner, d'une couche d'un polymère photosensible, est immobilisée dans une cellule, après quoi le masque est rabattu, respectivement appliqué contre les surfaces à usiner, le tout étant ensuite logé dans une enveloppe transparente, après quoi ladite couche photosensible est soumise à l'action de la lumière et les parties non polymérisées de ladite couche photosensible sont dissoutes. 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le masque est appliqué directement sur la pièce à usiner et y est fermement maintenu par un effet mécanique ou pneumatique. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le masque est appliqué sur une ou des parois de l'enveloppe transparente. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le masque est réalisé par la projection directe d'une image. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le masque présente un tracé corrélatif à l'usinage. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce que le masque est appliqué sur la couche photosensible par pression. 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en-ce que le masque est appliqué sur la couche photo-sensible par dépression. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les surfaces à usiner sont dégraissées avant sensibilisation en vue de faciliter l'accrochage. 10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en vue de l'insolation, le photopolymère est rendu opaque par l'addition d'un colorant évitant au rayonnement de percer la couche photosensible. 11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en vue de l'insolation, les surfaces ne devant pas être usinées sont, au préalable,#recouvertes par un vernis empêchant la réflexion, le photopolymère étant ensuite déposé sur lesdites surfaces vernies. 12.- Dispositif pour l'application du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste substantiellement en la combinaison d'au moins un support pour la pièce à usiner préalablement recouverte, sur ses parois à usiner, d'une couche photosensible; d'une enveloppe transparente entourant ladite pièce à usiner; d'un masque ou image interposée entre ladite pièce à usiner et ladite enveloppe transparente et d'un moyen pour solliciter fermement ladite image ou masque contre la pièce à usiner. 13.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'enveloppe transparente enferme complètement la pièce à usiner. 14.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'enveloppe transparente enferme complètement la pièce à usiner et son support. 15.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'il est raccordé à un dispositif pneumatique en vue d'assurer un contact franc entre l'image ou masque et la couche photosensible recouvrant la pièce à usiner. 16.- Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le dispositif pneumatique est constitué par une pompe ou une source de gaz ou d'air sous pression telle que l'image ou masque soit appliqué par pression sur la couche photosensible recouvrant la pièce à usiner. 17.- Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le dispositif pneumatique est constitué par une pompe à vide telle que 1 image ou masque soit appliqué par dépression sur la couche photosensible recouvrant la pièce à usiner.