Brevet FR2529504A1 — publié le 19840106

OUTIL ET PROCEDE POUR LE DECOUPAGE PRECIS DE PIECES CYLINDRI QUES DANS DES MATERIAUX ELASTIOUES POREUX OU ALVEOLAIRES. L'invention concerne un outil destiné au découpage précis de pièces cylindriques dans des plaques de matériaux élastiques poreux ou alvéolaires. Elle concerne aussi le procédé de mise en oeuvre de cet outil. I1 est parfois nécessaire de prélever par découpage des échantillons cylindriques dans des plaques de matériaux poreux ou alvéolaires avec une précision aussi bonne que possible, de tels échantillons étant par exemple des épnivettss destinées à etre encloses dans des tubes de KUNDT pour la mesure des caractéristiques acoustiques de ces matériaux. Lorsque lesdits matériaux sont élastiques, c'est-à-dire présentent sous contrainte des déformations élastiques ou élastico-vis connus queuses importantes, les procédésfne permettent pas d'obtenir des résultats satisfaisants.Le découpage à la scie "en cloche" c'est-à-dire au moyen- d'une lame de scie enroulée en cylindre pour former une jupe cylindrique à lèvre tranchante dentée et animée d'un mouvement de rotation continu dans le sens convenable, impose notamment des frottements importants qui font naître des torsions telles que l'échantillon prélevé n'a a ni la forme ni le diamètre escomptés. Le poinçonnage qui met en oeuvre un emporte-pièce dont le poinçon est une jupe cylindrique à lèvre tranchante non dentée présente le même genre d'inconvénients en raison des contraintes de compression et de cisaillement qu'il provoque. Dans les deux cas, non seulement les cotes sont inexactes, mais les génératrices cylindriques ne sont pas rectilignes. On a proposé, par exemple dans le brevet français publié sous le no 2 395 134, de soumettre la plaque à poinçonner à une tension isotrope au moyen d'une contreplaque appliquée contre la face de la plaque de matériau opposée à celle par laquelle pénètre le poinçon, ladite contreplaque présentant un orifice qui permet le passage dudit poinçon. Ce perfectionnement permet d'éviter les bavures mais ne reme- die pas aux inconvénients précités. L'invention permet par contre d'obtenir des échantillons cylindriques à génératrices rectilignes, mais aussi des échantillons "aux cotes", l'erreur diamétrale étant par exemple au maximum de 0,5 mm pour des échantillons de 20 à 30 mm de diamètre. Ce résultat est obtenu, comme on le verra, parce que l'échantillon n'est soumis en cours de découpage qu'à des sollicitations mécaniques alternées de faible amplitude. L'outil de l'invention est, comme les outils de l'art antérieur précité, un outil constitué par une jupe cylindrique munie d'une lèvre tranchante, mais il est caractérisé en ce que cette lèvre présente au moins deux lobes (portions convexes de lèvre) dentés séparés par autant d'échancrures (portions concaves de lèvre) non dentées. Avantageusement : - chaque lobe et chaque échancrure est symètrique par rapport à la génératrice de cylindre qui passe par son point médian et - chaque dent est symétrique par rapport à la génératrice de cylindre qui passe par son sommet. Quant au procédé de l'invention, il est caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un outil conforme à l'invention et en ce que ledit outil est animé simultanément d'un mouvement alternatif de rotation autour de son axe et d'un mouvement de translation continu suivant ledit axe. Les exemples de réalisation qui suivent vont permettre d'expliquer pourquoi ces dispositions apportent les avantages escomptés. Ils se refèrent aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe axiale d'un outil à deux lobes conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective de la lèvre de cet outil, - la figure 3 est une section partielle de l'un des lobes, à échelle plus grande que celle des figures 1 et 2, - la figure 4 est une vue agrandie d'une dent du lobe de la figure 3 et - la figure 5 est une vue en perspective d'un outil à trois lobes conforme à l'invention. On considère d'abord simultanément les figures 1 et 2. L'outil représenté est destiné à être entrainé par un mandrin de perceuse d'atelier. Sa jupe cylindrique 10 est donc liée à la tige d'entraînement 11 par le fond de jupe 12. Sa partie inférieure est constituée par la lèvre 20. Pour faciliter l'examen des figures, les épaisseurs de jupe et de lèvre (et par conséquent l'angle du tranchant de la lèvre), ont été nettement exagérées. La paroi externe 22 de la levre est tronconique et son intersection avec la paroi 21 forme le tranchant. Cette intersection serait un cercle plan orthogonal à l'axe de la jupe si la lèvre ne comportait pas les deux lobes dentés 24 séparés par les deux échancrures 25. En considérant les figures 3 et 4, on voit que chaque lobe 24 et chaque échancrure 25 est symétrique par rapport à la génératrice (par exemple G1) qui passe par son point médian tandis que chaque dent 26 est symétrique par rapport à son sommet. Pour réaliser la lèvre, on usine par rectification les parois 21 et 22 pour former une arete vive (27 dans la figure 3) puis on meule celle-ci pour former les lobes 24 et les échancrures 25. Les dents 26 sont ensuite taillées avec un disque abrasif mince. La figure I illustre le mode d'action de l'outil. La plaque de matériau P dans laquelle on doit prélever un échantillon est fixée sur une cale C en matériau tendre (bois par exemple). Comme l'indiquent les flèches disposées à la partie supérieure de la figure, l'outil est animé simultanément d'un mouvement de rotation alterné et d'un mouvement de translation. Le sciage est assuré par les dents 26 des lobes 24. L'obliquité des flancs de ceux-ci favorise la pénétration dans le matériau P. Les dégagements constitués par les échancrures 25 reportent les pressions longitudinales de pénétration vers les sommets des lobes, ce qui permet de réduire les contraintes de compression à une valeur très faible et d'éviter la formation d'un bourrelet. Les légers méplats formés dans le fond des échancrures 25 par le meulage de l'arete 27 écartent les parois de la fente circulaire formée dans le matériau P ce qui diminue les efforts de frottement qui peuvent d'ailleurs etre encore réduits au moyen d'un lubrifiant approprié. - Du fait de la forme des lobes et des dents, il suffit que l'amplitude de la rotation alternée de l'outil de part et d'autre de sa position moyenne soit un peu supérieure à 90 degrés.Les sollicitations en torsion dues aux frottements de la paroi interne 21 de la lèvre sont par conséquent limitées et se compensent ce qui favorise la régularité du diamètre de l'échantillon prélevé. Un ou plusieurs trous 13 ménagés dans le fond 12 permettent d'évacuer l'air enclos dans la jupe 10 au fur et à mesure de la progression de l'outil. On donne ici à titre d'exemple les cotes caractéristiques d'un outil à deux lobes destiné à prélever des échantillons cylindriques de diamètre 30mm dans une mousse de matériau insonorisant - diamètre de la paroi interne 21 : 29,6 mm, - diamètre inférieur de la jupe cylindrique 10 : 30 mm, - épaisseur de la jupe 10 : 0,2 mm, - hauteur des dents 26 : 0,1 mm, - distance entre sommet des lobes et fond des échancrures: 3 mm. On remarque que le diamètre de la paroi 21 est légèrement inférieur au diamètre de l'échantillon à prélever intérieur tandis que le diamètreAde la jupe 10 est égal à ce dernier. Cette disposition permet de compenser la faible constriction qui affecte, durant la progression de l'outil, la portion d'échantillon cylindrique déjà découpée tout en facilitant le glissement de celle-ci dans la jupe. On observe que la structure interne des échantillons prélevés est demeurée identique à celle de la plaque d'origine, même au voisinage des surfaces qui ont été en contact avec l'outil. Si les échantillons à prélever ont un grand diamètre, il peut être avantageux d'augmenter le nombre des lobes et par conséquent celui des échancrures, ce qui permet de diminuer l'amplitude angulaire du mouvement de rotation alternée de l'outil. C'est ainsi que la figure 5 représente la lèvre d'un outil conforme à l'invention destiné à prélever des échantillons de 120mm de diamètre. Cette lèvre comprend trois lobes dentés 34 équidistants séparés par trois échancrures non dentées 35. La demi-amplitude de la rotation à assigner à l'outil de part et d'autre de sa position moyenne doit donc être un peu supérieure à 60 degrés. Revendications. 1.- Outil destiné au découpage précis de pièces cylindriques dans des plaques de matériaux élastiques poreux ou alvéolaires, constitué par une jupe cylindrique munie d'une lèvre tranchante, caractérisé en ce que cette lèvre (20) comprend au moins deux lobes dentés (24) séparés par autant d'échancrures non dentées (25). 2.- Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque lobe et chaque échancrure est symétrique par rapport à la génératrice de cylindre qui passe par son point médian. 3.- Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque dent (26) de lobe denté est symétrique par rapport à la génératrice de cylindre qui passe par son sommet. 4.- Procédé de découpage précis de pièces cylindriques dans des plaques de matériaux élastiques poreux ou alvéolaires, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un outil conforme à la revendication 2 ou à la revendication 3 animé d'un mouvement de rotation alternatif autour de son axe et d'un mouvement de translation continu selon ledit axe.