Brevet FR2364094A1 — publié le 19780407

La présente invention est relative à un procédé de rodage plan sur deux faces parallèles de pièces en matériaux durs sur une machine à rôder à deux plateaux concentriques placés de part et d'autre des pièces à rôder, ainsi qu'à une machine à rôder mettant en oeuvre ce procédé. Il est connu de réaliser le rôdage en série de pièces planes à faces parallèles en matériau dur, comme par exemple du carbure de tungstène, des céramiques etc... en utilisant des machines à rôder comportant deux plateaux concentriques mobiles en rotation autour de leur axe-geovetrique commun.Le mouvement relatif de chacun des plateaux par rapport aux pièces à rôder, joint à l'action d'un abrasif de granulométrie appropriée introduit entre les plateaux et les pièces, assure l'usinage et la finition des surfaces. 06 emploie par exemple cpmme abrasif, pour le rodage des pièces en carbure de tungstène, du carbure de silicium en suspension dans un mélange de pétrole et d'huile, l'attaque se faisant avec une assez forte granulométrie et la finition avec une granulométrie plusfine et sous faible charge. On obtient ainsi des écarts de planéité (sur distance de 20 mm) de l'ordre de 5 Il et des rugosités finales de l'ordre de 0,25 p Ra). On a cherché à obtenir des planéités et des etats de surface encore meilleurs en utilisant des abrasifs plus durs que le carbure de silicium, en particulier le diamant synthétique polycristallin (dit "diamant noir") de faible granulométrie (environ 15 pi. Il existe ainsi des machines pouvant réaliser le rôdage au diamant synthétique, mais il s'agit de machines à un seul plateau qui ne peuvent travailler que sur une seule face plane et on n'avait pas, jusqutici, utilisé cet abrasif sur des machines à double plateau. On a constaté, en effet, dans ce cas que, comme les plateaux parviennent rapidement à une bonne planéité et à une rugosité très faible, du même ordre que celles de la pièce usinée, il ne passe pratiquement plus d'abrasif entre la pièce à roder et les plateaux.Le diamant, par ailleurs, s'accroche faiblement sur les plateaux et les taux d'enlèvement de matière deviennent alors très faibles. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et de permettre un rodage efficace et rapide de pièces en matériaux durs sur une machine à double plateau de manière à obtenir une excellente planéité et une rugosité très faible, en utilisant en particulier comme abrasif le diamant synthétique. Selon l'invention, le procédé de rôdage plan sur deux faces parallèles de pièces en matériaux durs sur une machine à rôder à deux plateaux concentriques placés de part et d'autre des pièces à usiner, consiste à alimenter la machine en abrasif en suspension parfaitement homogène dans un liquide, au voisinage du centre des plateaux et à faire cheminer l'abrasif au cours du rodage entre -les plateaux vers l'extérieur de ceux-ci sous l'action de la force centrifuge dans au moins une rainure continue usinée à la surface de chacun des deux plateaux en regard, ces deux plateaux tournant autour de leur axe géométrique commun en sens inverse l'un de l'autre. L'abrasif utilisé peut être, de manière avantageuse, du diamant synthétique polycristallin de granulométrie fine en suspension dans un liquide porteur, par exemple de l'huile. On peut avantageusement récupérer l'abrasif à la périphérie des plateaux et le recycler vers l'alimentation, ce qui permet l'usilisetion d'abrasifs assez coûteux, comme le diamant synthétique. L'invention concerne également une machine à deux plateaux destinée à mettre en oeuvre le procédé ci-dessus. Cette machine comporte - un dispositif d'aliraentation d'abrasif en suspension, comprenant une pompe et un système d'agitation à vitesse variable du mélange abrasif, débouchant dans une goulotte centrale du plateau supérieur dont le fond est percé de canaux aboutissant à la partie centrale de la face de travail de ce plateau. - deux plateaux concentriques, comportant chacun sur leurs faces en regard au moins une rainure continue allant de la partie centrale située au droit des canaux d'arrivée de l'abrasif jusqu'à la périphérie. - des moyens d'entraînement des plateaux et des pièces à rôder. Les rainures usinées sur les deux plateaux peuvent être identiques. D'une manière préférentielle, ces rainures ont la forme d'une spirale continue. Le sens de déroulement de la spirale du plateau inférieur est, de préférence, opposé au sens de rotation de ce plateau. Le système d'entrainement des pièces peut être constitué, de manière connue, dtun pignon central d'entralnement, concentrique aux plateaux, engrenant des satellites porte pièces. Il est utile alors de prévoir un dispositif d'étanchéité annulaire entre ce pignon et la partie utile du plateau inférieur. Un moyen simple pour monter ce dispositif d'étanchéité est de rendre solidaire le pignon d'entrainement et le plateau inférieur. La machine à rôder peut comporter avantageusement un dispositif de recyclage de l'abrasif constitué d'une jupe disposée sous le plateau inférieur et conduisant à un bol de récupération. I#'invention sera mieux comprise grâce à la description, faite au regard des dessins annexés, d'un mode de réalisation particulier et non limitatif d'une machine mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. La figure 1 représente un schéma général de la machine. La figure 2 montre en vue de dessus un plateau rainuré selon l'invention. La machine comprend un dispositif d'alimentation en abrasif constitué d'un bol (I) en acier inoxydable à fond arrondi, d'un agitateur (2) à vitesse variable destine à maintenir l'abrasif en suspension homogène en fonction du volume de liquide dans le bol, d'une pompe électronique (3) à membrane dont le fonctionnement est lié au cycle de la machine et, enfin, d'un compteur horaire permettant de suivre la durée de vie de la suspension abrasive. Le- mélange abrasif est amené dans la partie centrale de la machine par une goulotte (4) du plateau supérieur dont le fond est percé de trous débouchant au droit de la partie centrale du plateau inférieur. Le dispositif de rodage lui-même comprend un plateau inférieur (5) et un plateau supérieur (6) en fonte spéciale, de forme circulaire et concentriques. Les deux plateaux ont un entraînement séparé. Le plateau inférieur (5) est solidaire en rotation du pignon denté (7) servant à ltentraînement des satellites porte-pièces (8) sur lesquelles sont disposées les pièces à rôder (9) à faces parallèles par exemple des plaquettes de coupe en carbure de tungstène. Un des positif d'étanchéité (10) constitué par un joint plastique comprimé est placé entre le pignon d'entraînement (7) et la partie utile du plateau inférieur (5) de manière à ce que le mélange abrasif reste sur le plateau inférieur jusqu a son élimination à la périphérie. Sur~ chacune des surfaces en regard des deux plateaux, on a usiné une rainure étroite (11) identique en forme de spirale qui va permettre, au cours de l'opération, le cheminement de l'abrasif du centre vers l'extérieur des plateaux en sens contraire du sens de rotation du plateau, de manière à avoir une accélération maximale. La machine comprend également un circuit de récupération du mélange abrasif constitué d'une jupe (12) en tôle disposée sous le plateau inférieur (5) conduisant à un bol de récupération (13) et un circuit de nettoyage qui part d'un bac à liquide (pétrole par exemple) et y retourne par une deuxième sortie située juste à cte de la sortie du mélange abrasif de la jupe. Le fonctionnement de la machine se fait alors de la manière suivante le mélange abrasif déposé dans le bol d'alimentation (1) est acheminé par la pompe (3) dans la goulotte centrale (4) de la machine. Il tombe ensuite par gravité dans la zone centrale du plateau inférieur et, à la fois par le mouvement des satellites (8) créant un effet de pompage vers le haut et par la force centrifuge, il chemine dans les rainures des plateaux, dont les sens de rotation sont opposés. Il tombe enfin dans la jupe de récupération (12) par 11 extérieur des plateaux où il est dirigé vers le bol de récupération (13). Lorsque le bol (1) est vide, la jupe de récupération est nettoyée par raclage et la suspension ainsi recueillie est rassemblée dans le bol (13), ce dernier étant alors déposé et installé à la place du bol (1). Au démarrage du cycle, la pression relative des plateaux (5) et (6) sur les pièces (9) est nulle. Elle augmente ensuite progressivement dans une première phase d'environ 5 mn jusqu'à 0,3 kg/cm2, puis atteint, dans une deuxième phase, 1 kg/cm2, cette pression de travail se maintenant constante jusqu'à la fin du cycle, contrairement au rodage avec le carbure de silicium où une troisième phase de planage à faible pression est nécessaire. Les avantages obtenus à l'aide du procédé et du dispositif selon l'invention seront illustrés par l'exemple suivant EXEMPLE On a réalisé le rôdage de 700 plaquettes de coupe amovibles carrées SPUN 12.04.08 selon la norme ISO n0 1832 (côté 12,7 mm, épaisseur 4,76 mm) en carbure de tungstène nuance ISO K03. L'abrasif utilisé était du diamant noir polycristallin de granulométrie de 15 p en suspension dans de l'huile (HOUGETON véhicule 205) à la concentration de 20 carats par litre. Sur ces deux plateaux on a usiné une rainure de largeur 1,8 mm et de profnndeur 3 mm selon une spirale à droite de pas 7,25 mm.Les résultats obtenus ont été les suivants - vitesse de descente moyenne du plateau supérieur 0,01 mm/mn - taux moyen d'enlèvement de matière 7,4 cm3/Carat - temps machine 18 mn - rugosité des surfaces Ra (CLA) 0,10 p - planéité des surfaces (en diagonale) 0,15 V A titre de comparaison, on a effectué la même opération sur une machine à rôder du même type à deux plateaux, mais avec des plateaux lisses en utilisant comme abrasif du carbure de silicium, puisqutavec des plateaux lisses, il n'était pas possible d'utiliser du diamant. Le carbure de silicium de granulométrie successives 30 p et 18 p était en suspension dans un mélange huile + pétrole. Les: résultats ont été les suivants - temps machine 92 mn - Rugosité RA (CITA) 0,25 p - planéité(sur diagonale) 5,00 p Avec le procédé de l'invention, le temps machine est divisé par 5 et le résultat du rôdage, tant en planéité qu'en rugosité, est nettement supérieur. De plus, l'usure des plateaux est négligeable contrairement au rôdage sur plateaux lisses avec SiC. Compte tenu de ces divers éléments, le prix de revient est diminué d'environ 35 % et la capacité de production est multipliée par 4. EEVENDICATIONS 10/ - Procédé de rodage plan sur deux ~ faces parallèles de pièces en matériaux durs sur une machine à rôder à deux plateaux concentriques placés de part et d'autre des pièces à usiner, caractérisé en ce qu'on alimente la machine en abrasif en suspension homogène dans un liquide, au voisinage du centre des plateaux et que le mélange abrasif chemine, au cours du robdagesentre les plateaux vers l'extérieur de ceux-ci, sous l'action de la force centrifuge, dans au moins une rainure continue usinée à la surface de chacun des deux plateaux en regard, les deux plateaux tournant autour de leur axe géométrique commun en sens inverse l'un de l'autre. 2 /- Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que l'abrasif utilisé est du diamant synthétique polycristallin en suspension dans un liquide porteur, par exemple de l'huile. 3 / - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'abrasif est recueilli å la périphérie des plateaux et recyclé vers l'alimentation. - -Machine à rôder à deux plateaux pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 comportant - un dispositif d'alimentation de la suspension abrasive, comprenant une pompe et un système d'agitation à vitesse variable, débouchant dans une goulotte centrale du plateau supérieur dont le fond est percé de canaux aboutissant à la partie centrale de la face de travail de ce plateau. - deux plateaux concentriques comportant chacun sur leurs faces en rev gard au moins une rainure continue partant de la partie centrale, au droit des canaux d'arrivée de l'abrasif, et aboutissa#t à la périphé rie. - des moyens d'entraînement des plateaux et des pièces à rôder. 50/ - Machine à rôder selon la reverdication 4, caractéris#en ce que les rainures des deux plateaux sont identiques. 6 / - Machine à rôder selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que les plateaux comportent chacun une rainure continue en forme de spirale. 70/ - Machine à rôder selon la reverdication 6, caractérisée en ce que le sens de déroulement de la spirale du plateau inférieur du centre vers l'ex térieur est Opp#s(: #u s#K sens de rotation de ce plateau. 80/ - Machine à rôder selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, dans laquelle le système d'entraînement des pièces est constitue d'un pignon central d'entraînement concentrique aux plateaux engrenant des satellites portepièces, caractérisée en ce qu'un dispositif d'étanchéité annulaire est placé entre ce pignnn d'entraînement et la partie utile du plateau inférieur. 90/ - Machine à rôder selon la revendication 8, caractérisée en ce que le pignon central d'entraznement est solidaire du plateau inférieur. 100/ - Machine à rôder selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit de récupérntion du mélange abrasif constitué d'une jupe disposée sous le plateau inférieur et d'un bol de récupération. 110/ - Machine à rôder selon la revendication 10, caractérisée en ce que le dispositif d'alimentation comporte un bol d'alinentation amovible, que le bol de récupération est également amovible et que les deux bols sont interchangeables.