Brevet FR2590825A1 — publié le 19870605

La présente invention concerne les constructions mécaniques et a notamment pour objet une installation pour l'usinage artistique de la pierre naturelle. L'utilisation la plus rationnelle de cette invention est l'usinage artistique de pierres naturelles de dureté moyenne telles que: marbre, travertin, basalte, etc. Il est aussi possible d'utiliser l'installation proposée pour l'usinage artistique de pierres naturelles de dureté relativement faible telles que: tufs, calcaires, etc. Il est également possible d'usiner des pierres naturelles de dureté relativement grande telles que le granit. L'usinage artistique de la pierre naturelle est réalisé jusqu'aujourd'hui essentiellement à la main. Un tel usinage exige beaucoup de travail et une haute qualification du sculpteur sur pierre. Il existe des installations pour réaliser des profils complexes des graphites utilisés pour l'usinage des métaux par électroérosion. Ces installations comportent un bâti sur lequel est installée une table pour fixer la piece à usiner, une table tournante calée sur un vilebrequin en liaison cinématique avec une commande. Sur la table tournante est rigidement fixé un outil portant, sur son côté tourné vers la table, une image inverse du relief à réaliser. L'outil présente des entailles de coupe pour l'usinage par coupe d'un relief sur un graphite doux (cf., par exemple, "Usinage par électroérosion et électrochimique", Nauchno-issledovatelsky institut informatsii po mashinostroeniju, Moscou, 1980, partie I, pp. 160 à 163). Cette installation n'est destinée qu'à l'usinage des graphites doux. Il existe également des machines d'usinage artistique de pierre naturelle de moyenne et grande dureté, basées sur le principe du fraisage avec copiage. En ce cas, l'usinage se fait ligne par ligne au moyen d'outils à diamant de diamètre décroissant. Ces machines sont munies d'un gabarit en un matériau suffisamment résistant à l'usure. L'outil à diamant est en liaison cinématique avec un doigt en contact permanent avec le gabarit. Ces machines ont un rendement assez bas, comparable à celui de l'usinage manuel. Les produits usinés à l'aide de ces machines exigent un complément de travail manuel à cause des traces laissées sur elles par les outils. Pour l'usinage des pierres naturelles de moyenne et grande dureté, ayant généralement une haute abrasivité, les auteurs de la présente invention ont proposé un procédé d'usinage de pierre naturelle, qui consiste en ce qui suit: on place la pièce à usiner sous un angle par rapport à la direction du mouvement plan de l'outil portant une image inverse de l'image à obtenir sur la pièce à usiner et on envoie entre la pièce et l'outil une suspension abrasive (cf., par exemple, certificat d'auteur n0613905 délivré en URSS). L'outil ne porte qu'un relief sans entailles, tandis que la fonction d'outil de coupe est remplie par des particules abrasives libres. Le but de l'invention est de créer une installation d'usinage de pierre naturelle, dans laquelle la position de l'outil et de la table par rapport à la table tournante serait telle qu'elle permettrait d'utiliser la suspension abrasive pour obtenir le processus de coupe. Ce but est atteint du fait que l'installation pour l'usinage de pierre naturelle, dans laquelle sont installées sur un bâti une table pour la fixation de la pièce à usiner et une table tournante sur laquelle est fixé un outil portant une image inverse de celle du relief à obtenir sur la pièce à usiner, cette table tournante étant calée sur un vilebrequin en liaison cinématique avec une commande, est caractérisée, suivant l'invention, en ce que l'outil est fixé à la table tournante de façon que sa face tournée vers la table soit disposée sous un angle par rapport à la table tournante, ladite table comportant une commande pour disposer sa surface parallèlement à la surface de l'outil tournée vers ladite table, ladite installation comportant en outre une source de suspension abrasive et au moins une tuyère communiquant avec cette source et disposée au-dessous de la table afin d'amener la suspension abrasive sous l'outil, et l'angle d'inclinaison de l'outil par rapport à la table tournante étant choisi de manière à satisfaire à la condition: où 0 est la dimension moyenne du grain abrasif; e est l'excentricité du vilebrequin. L'installation pour l'usinage de pierre naturelle, objet de l'invention, tout en étant d'une conception relativement simple, permet de réaliser l'usinage artistique de pierre naturelle de moyenne et grande dureté avec un rendement élevé et une haute qualité. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références au dessin unique annexe représentent une vue schématique de l'installation conforme à l'invention. L'installation pour l'usinage de pierre naturelle comporte un bâti 1 réalisé sous la forme d'un portique sur lequel est installée une table 2 pour fixer la pièce à usiner 3. Dans la partie supérieure du bâti 1 est montée une tâte 4 servant à transformer le mouvement rotatif en mouvement plan circulaire (mouvement principal de l'installation). Cette tête est munie d'une table tournante 5 pour fixer un outil 6 portant l'image inverse du relief à obtenir sur la pièce à usiner 3. La table tournante 5 est calée sur un vilebrequin 7 montée sur roulements 8. Le vilebrequin 7 est installé dans un fourreau ou analogue coulissant 9 dans les roulements 8 et, à l'aide d'une liaison à clavette, est lié à une poulie 10. Une telle liaison permet le déplacement vertical de la tête 4. Le mouvement rotatif du vilebrequin 7 est obtenu à l'aide d'un moteur électrique 11 et une transmission à courroie 12. La table tournante 5 est reliée à la bride du fourreau coulissant 9 par l'intermédiaire d'un élément annulaire 13 dont la fonction est de limiter la rotation de la table tournante 5. Entre la table tournante 5 et la bride du fourreau coulissant 9, est installé un roulement à billes 14 à surfaces d'appui planes pour les billes. La tête 4 a la possibilité de se déplacer verticalement dans la partie supérieure du bêti 1. L'avance de la tête 4 vers la pièce à usiner 3 est assurée par la masse de la tête 4. L'effort d'avance est réglé par des contre-poids 15. Le positionnement et la fixation de la tête 4 en position supérieure se font à l'aide d'un levier 16 dont un bras porte une poignée 17 et dont l'autre bras coopère avec une saillie 18 du fourreau coulissant 9, et d'un organe de fixation 19. L'outil 6 portant l'image inverse du relief à obtenir sur la pièce à usiner est réalisé sans entailles d coupe. Au-dessus de la table 2 est disposée une tuyère 20 pour l'amenée de la suspension abrasive entre l'outil 6 et la pièce à usiner 3. La tuyère 20 est reliée par l'intermédiaire d'une tuyauterie 21 et d'une pompe 22 à la source de supension abrasive. Cette source est un réservoir 23 rempli de suspension abrasive. La supension abrasive usée revient dans le réservoir 23 via une cuve 24 disposée sous la table 2 et délimitant la zone d'usinage. Dans le réservoir 23 est installée une cloison 25 formant un compartiment 26 pour le dépôt des boues et de l'abrasif réduit. L'outil 6 est fixé à la table tournante 5 de façon que sa face tournée vers la table 2 soit disposée sous un anglet par rapport à la table tournante 5. Afin de disposer la surface de la table 2 parallèlement à la surface de l'outil 6 tournée vers la table 2, celle-ci comporte, des deux catés ,des commandes 27 réalisées sous la forme d'une paire cinématique vis-écrou, l'écrou étant fixé à la table 2. La fixation de la table 2 sur le bâti 1 en position requise peut être réalisée par tous moyens appropriés, connus en soi. L'angle d'inclinaison de l'outil par rapport à la table tournante est choisi de manière à satisfaire à la condition suivante: où D est la dimension moyenne du grain abrasif; e est l'excentricité du vilebrequin. L'installation pour l'usinage de pierre naturelle fonctionne de la façon suivante. L'outil 6 portant l'image inverse de celle du relief obtenir sur la pièce à usiner 3 est fixé à la table tournante 5 de façon que sa face tournée vers la table 2 soit disposée sous un angle' par rapport à la face de la table tournante 5. La face de la table 2 est disposée, à l'aide des commandes 27, parallèlement à la surface de l'outil 6 et est immobilisée en cette position sur le bâti 1. La pièce à usiner 3, telle qu'une dalle de pierre, est fixée à la table 2. A l'aide de la poignée 17, on abaissé la tête 4 et on serre l'outil 6 contre la pièce à usiner 3. L'effort de serrage est réglé au moyen des contre-poids 15. Ensuite la pompe 22 est mise en marche et la suspension abrasive passe par la tuyère 20 et arrive dans la zone d'usinage.On met en marche le moteur électrique 11 qui, par l'intermédiaire de la transmission à courroie 12, anime le vilebrequin 7 d'un mouvement rotatif, alors que la table tournante 5 et l'outil 6 fixé rigidement à cette dernière sont animés d'un mouvement plan oscillatoire. La rotation de la table tournante 5 est limitée par l'élément annulaire élastique 13, par exemple en caoutchouc. Comme la face de l'outil 6 et la face de la table 2 sont parallèles et disposées sous un angle OC par rapport à la table tournante 5, lors du mouvement plan oscillatoire de la face de l'outil 6, chacun de ses points se déplace par rapport aux points de la surface de la pièce à usiner 3 fixe. Par suite de ce mouvement et de l'inclinaison de l'outil 6 et de la table 2 par rapport à la table tournante 5, il se forme périodiquement entre la surface de l'outil 6 et celle de la pièce à usiner 3, un jeu dans lequel pénètre la suspension abrasive. La valeur de ce jeu dépend de l'angleoC . Les particules abrasives arrivant sous l'outil 6 et soumises à la pression de celui-ci se déplacent suivant la trajectire qui leur est imprimée par l'outil 6 et réalisent la microcoupe de la surface de la pièce à usiner 3. En même temps l'outil 6 s'enfonce progressivement dans la pièce à usiner 3 en y imprimant son relief. Quand la profondeur requise du relief est atteinte,le moteur électrique 11 et la pompe 22 s'arrêtent. A l'aide de la poignée 17, on fait monter la tête 4 et on l'immobilise en position supérieure à l'aide de l'organe de fixation 19. Le profil de l'outil 6 est précorrigé en tenant compte de la valeur "e" de l'excentricité du vilebrequin 7. Dans la plupart des cas, pour obtenir des matériaux de construction architecturaux en pierres naturelles, l'outil n'est pas corrigé parce que le mouvement oscillatoire provoque une réduction uniforme des saillies et une aug mentation uniforme des dimensions de la niche. En pratique, la valeur de l'excentricité du vilebrequin ne dépasse pas 2,0 mm. L'installation pour l'usinage de la pierre naturelle, objet de #'invention, tout en étant de conception relativement simple, permet de réaliser avec un rendement élevé et une haute qualité des bas-reliefs, des ornements lineaires et d'autres images artistiques sur la pierre. REVENDICATION Installation pour l'usinage de pierre naturelle, du type comportant un bâti (1) dans lequel sont montées une table (2) pour la fixation d'une pièce à usiner (3) et une table tournante (5) dans laquelle est fixé un outil (6) portant une image inverse de celle du relief à obtenir sur la pièce à usiner (3) et calé sur un vilebrequin (7) en liaison cinématique avec une commande, caractérisée en ce que l'outil (6) est fixé à la table tournante (5) de façon que sa face tournée vers la table (2) soit disposée sous un angle R par rapport à la table tournante (5), la table (2) comportant une commande (27) pour disposer sa surface parallèlement à la surface de l'outil (6) tournée vers la table (2), ladite installation comportant en outre une source de suspension abrasive et au moins une tuyère (20) communiquant avec cette source et disposée audessus de la table (2) pour amener la suspension abrasive sous l'outil (6), l'angle d'inclinaison(de l'outil (6) par rapport à la table tournante (5) étant choisi de manière à satisfaire à la condition suivante: , ~ arc tg lu,02 à 0,05)0 e où D est la dimension moyenne d'un grain abrasif; e est l'excentricité du vilebrequin.