Brevet FR2413962A1 — publié le 19790803

La présente invention concerne un procédé perfectionné d'usinage en continu assurant la réalisation simultanée de plusieurs rainures, généralement longitudinales, sur une tige cylindrique mince. Par généralement longitudinales, on entend soit paallèles à l'axe du cylindre, soit enroulées en hélice autour du cylindre avec un pas simple ou alterné. Par tige cylindrique mince, on entend une pièce cylindrique de longueur pouvant atteindre plusieurs kilomètres et de diamètre compris entre quelques millimètres et quelques centimètres. L'invention concerne plus particulierement l'usinage de structures complexes comportant une ame rigide sur laquelle est extrudée une gaine lisse en matière isolante.De telles structures sont utilisables notamment comme éliment central d'un câble ou d'un élément de câble dont les conducteurs sont des fibres optiques ainsi qu'il est décrit notamment dans la demande de brevet déposée par la Demanderesse le 27 Avril 1977, pour "Procédé de fabrication d'éléments de câblage comportant des fibres optiques par machine verticale". On a décrit dans la demande de brevet déposée par la Demanderesse le 20 Septembre 1977, pour "Outil d'extru sionn, un outil permettant d'obtenir directement par extrusion une telle structure avec ses rainures. La présente invention est relative à un procédé d'usinage d'une structure lisse, obtenue par exemple par extrusion. L'usinage de la structure, après extrusion, assure une plus grande souplesse d'exploitation. En effet, il est ainsi possible d'extruder à grande vitesse des structures cylindriques et de les stocker en vue d'un usinage ultérieur des différents types de câble ou d'élément de câblage correspondant au programme de fabrication. Les dimensions extérieures des câbles seront normalisées ainsi que la nature des protections superficielles ce qui fixe le diamètre du support de fibres optiques, mais le nombre de fibres optiques ainsi que la géométrie des rainures peuvent varier d'un type de cible à l'autre. la vitesse de défilement utilisable pour l'usinage selon la présente invention est supérieure à celle que l'on peut atteindre par extrusion directe du profil terminé. Il y a donc un avantage économique à réaliser les câbles ou éléments de câbles par mise en oeuvre du présent procédé. L'usinage du support selon la présente invention favorise la constitution d'unechaine de fabrication en continu des câbles à fibres optiques par mise en tandem d'un poste de fabrication du support rainuré selon l'invention et d'un poste de pose de fibres. En effet, le procédé d'usinage selon 11 invention permet un arrêt du poste suivi d'une remise en marche de la channe sans création de discontinuité sur le jonc. Lorsque le jonc rainuré est obtenu directement par extrusion tout arrêt et remise en marche de la chaine entrain la naissance d'irrégularités sur le support telles que le tronçon de câble correspondant peut être rendu inutilisable. L'invention sera bien comprise en se reportant à la description suivante et aux figures qui l'accompagnent données à titre d'exemple non limitatif et dans lesquelles - la figure 1 est un diagramme du procédé selon l'invention, - la figure 2 est un schéma de poste de fabrication mettant en oeuvre ledit procédé, - la figure 3 est une vue explosée de 11 outil de découpe dont la figure 3A représente un détail, - la figure 4 représente l'influence de la vitesse de défilement de la température sur l'état de surface des rainures. La figure 1 représente un bloc diagramme des différentes opérations effectuées sur le jonc. Ainsi qu'il apparat en 1, le jonc lisse est fourni par dévidage d'une réserve puis guidé en translation en 2 avant d'entre soumis à l'usinage des rainures 3. À la sortie de l'usinage, il est à nouveau guidé en translation en 4 puis tiré longitudinalement en 5 de façon à assurer la vitesse de défilement voulue avant d'être utilisé soit directement dans une ligne de fabrication de câble, soit pour le stockage sur bobine (étape 6). La rotation de l'outil est fixée en fonction de la géométrie des rainures, de la vitesse de défilement et de la température de l'outil ainsi qu'il sera expliqué plus loin. La figure 2 est un schéma de mise en oeuvre du procédé résumé sur la figure 1. La bobine débitrice 11, libre sur son axe horizontal, délivre le jonc lisse 20 qui est maintenu en 12 parallèle à la direction de défilement, perpendiculaire à l'axe de la bobine 11. Le jonc se déplace parallèlement à lui-meme sur tout son parcours. Il est important que le jonc soit maintenu dans la direction de défilement avec précision de part et d'autre de la tête d'usinage pour les raisons précisées plus loin d'où la nécessité de disposer un second guide 14 à la sortie du poste d'usinage 13. Celui-ci comporte essentiellement une tête d'usinage chauffante dont une réalisation est représentée en détail sur la figure 3. Cette tête comporte un outil de coupe fixé sur une plaque chauf fante ainsi qu'il sera décrit plus loin. Le chauffage est assuré par un générateur de courant 32 alimentant des résistances placées dans la plaque. La température de Outil est maintenue à la valeur désirée par un dispositif d'asservissement 31, comportant une sonde, qui commande le générateur 32.La tette d'usinage est entraînée en rotation par un organe moteur non représenté dont la vitesse est fixée par une commande extérieure-34. L'asservissement de la vitesse de rotation est assuré par le circuit de contrôle 52 qui re çoit les indications du capteur de vitesse de rotation 33 de la tête d'usinage, par exemple du type photoélectrique, et d'un second capteur 51 de la vitesse de défilement, de façon à maintenir le pas de l'hélice des rainures à la valeur voulue. Le défilement est as surd par le cabestan 15 entraîné par un organe moteur, non représenté. La vitesse est mesurée par le c#apteur 51. Le jonc usiné est emmagasiné sur la bobine 16. On a représenté respectivement en 20 et 21 les profils du jonc avant et après passage à travers la tête d'usinage 13. La figure 3 représente une vue explosée de la tête d'usinage 13. Celle-ci comporte une plaque chauffante constituée par une masse métallique cylindrique 35, percée d'une ouverture centrale 36,dans laquelle sont prévues des ouvertures abritant des éléments chauffants, tels 37, et une sonde thermométrique représentée en 38. La plaque comporte un logement 39 destiné à abriter l'outil de coupe 40. Celui-ci est constitué par un disque métallique posé dans le logement 39. Deux tétons 41 coopèrent avec des ouvertures 42 usinées dans 40 pour maintenir le disque fixe par rapport à la plaque chauffante 35. La figure 3A représente, agrandi et vu de face, le disque 40. Ainsi autel apparat, celui-ci présente une ouverture centrale 43 définissant le profil du jonc après usinage. On explique plus loin comment sont fixées les dimensions de 43 compte-tenu des conditions de fonctionnement de l'ensemble. Selon une variante préférée de mise en oeuvre, l'outil est obtenu par découpe chimique d'une feuille métallique d'acier d'une épaisseur de quelques dixièmes de millimètres. Au cours du fonctionnement, la tête d'usinage, constituée de la plaque chauffante 35 et de l'outil 40, est animée d'un mouvement de rotation autour de l'axe de l'ouverture 36. Le jonc lisse pénètre dans les ouvertures 43 et 36. L'outil est maintenu à la température désirée par 35 et lasservissement commandé par la sonde 38. La vitesse de rotation est fixée et asservie à la vitesse de défilement de façon à obtenir le pas désiré pour les hélices creusées par les parties saillantes de la surface délimitant l'ouverture 43. Un poste 17 d'élimination des copeaux est prévu en amont de la tête d'usinage 13. Les différents éléments de la ligne de fabrication qui vient d'être décrite sont bien connus de l'homme de l'art et ne nécessitent pas de description particulière. Etant donné un jonc présentant un profil et un pas imposés, la mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention fait appel à la sélection des paramètres de réglage de la chaîne et à la détermination du profil de l'outil d'usinage qui reposent sur les bases suivantes. La nature du matériau constituant le jonc à usiner est un facteur important. L'usinage doit se produire dards des conditions telles que la surface des rainures présente une rugosité compatible avec les caractéristiques électriques de l'é- lément de câble terminé. On sait que les pertes des fibres optiques sont très sensibles aux micro-courbures qui résultent notamment des irrégularités de la surface sur lesquelles elles reposent. Pour un même matériau et un même outil d'usinage, l'expérience montre que l'état de surface des rainures dépend à la fois de la température et de la vitesse de défilement. Il est bien entendu que pour des raisons économiques, il est souhaitable d'opérer à la-vitesse maximale. La figure 4 représente la variation de l'amplitude maximale des irrégularités sur les faces des rainures en fonction de la température de travail dans le cas d'une vitesse de défilement relativement lente (courbe 51) c'est-à-dire de l'ordre de 5 mètres/ minute et dans le cas d'une vitesse plus rapide (courbe 52) c'est à-dire de l'ordre de 15 mètres/minute pour du polythène de densité moyenne. Les résultats montrent que pour le polyéthylène de densité moyenne, un état de surface acceptable est obtenu dans la fourchette de températures de îsoe à 200 cl pour des vitesses inférieures à 10 mètres/minute et passe de 2000 à 2800C pour des vitesses supérieures à cette limite. De même pour le chlorure de polyvinyle à une vitesse de défilement de 10 mètres/minute, une température de l'outil comprise entre 2000 et 3000C a donné des résultats acceptables. Dans le cas du polypropylène, la même vitesse de défilement correspond à un chauffage de l'outil à une température comprise entre 1000 et 16000. Pour un même matériau et un même outil, les dimensions des rainures dépendent de la vitesse de défilement. Par exemple, dans le cas du polyéthylène moyenne densité et dans la fourchette de vitesse O à 10 mètres/mrnute les variations de dimensions des rainures sont inférieures à 2/100 mm. Pour des vitesses plus élevées la variation des dimensions devient plus importante et peut atteindre des valeurs de l'ordre de 1/10mm pour une vitesse supérieure à 20 mètres/minute, ce qui nécessite une correction du profil de l'outil. En résumé, le profil, le pas, la nature du matériau et Il état de surface des rainures étant imposés, le fabricant a avantage à utiliser la vitesse de défilement maximale et à fixer la température et le profil de l'outil de façon à répondre aux conditions d'état de surface imposées. La vitesse de rotation de la tête d'usinage est définie par le pas des rainures, une fois la vitesse de défilement fixée. R E V E N D i a À T i O N S 1. Procédé d'usinage en continu d'un jonc cylindrique en matériau diélectrique, armé selon son axe, de diamètre inférieur à quelques centimètres, en vue de fabriquer un profilé présentant des rainures hélicoidales de pas long devant le diamètre servant à loger des fibres optiques, caractérisé par les étapes suivantes:: - fourniture du jonc par une bobine débitrice tournant autour d'un axe horizontal perpendiculaire à la direction de déplacement du dit jonc - guidage du jonc de façon que son axe reste parallèle à une di rection choisie - usinage du jonc à travers une tête d'usinage comportant un outil de coupe constitué par une feuille métallique perpendiculaire à la direction de défilement munie d'une ouverture délimitée sui vant le profil à obtenir et fixée sur un support chauffant, as servi en température, présentant une ouverture centrale et animé d'un mouvement de rotation asservi en vitesse autour de l'ase du jonc - guidage du jonc usiné de façon que son axe reste parallèle à la dite direction choisie - tirage du jonc usiné parallèlement à son axe par un organe de tirage asservi en vitesse - réception du jonc usiné sur une bobine. 2. Procédé d'usinage en continu selon revendication 1 dans lequel le jonc subit successivement deux usinages par passage à travers deux têtes identiques à celle de la revendication 1 tournant en synchronisme et distantes d'une longueur multiple entier du pas des rainures hélicoidales, dont les outils de découpe présentent des ouvertures différentes de façon que la première assure le dégrossissage et la deuxième la finition du profil désiré, ledit jonc étant guidé avant et après usinage. 3. Procédé d'usinage en continu selon revendication 1 dans lequel le jonc cylindrique est en polythène moyenne densité, a un diamètre inférieur à quelques centimètres, défile à moins de 10 mètres par minute et la température de l'outil de coupe est comprise entre 150 et 2000 a. 4. Procédé d'usinage en continu selon revendication I dans lequel le jonc cylindrique est en polythène moyenne densité, a un diamètre inférieur à quelques centimètres, défile à plus de 10 mètres par minute et la température de l'outil de coupe est coiprisê entre 200 et 2800 a. 5. Procédé usinage en continu selon revendication 1 dans lequel le jonc cylindrique est en chlorure de polyvinyle et la température de l'outil est maintenue entre 200 et 3000a, la vitesse de défilement étant de 10 mètres par minute. 6. Procédé dtusinage en continu selon revendication 1 dans lequel le jonc cylindrique est en polypropylène, la température de l'outil étant maintenue entre 100 et 1600C lorsque la vitesse de défilement est de 10 mètres par minute.