Brevet FR2598955A1 — publié le 19871127

I La présente invention concerne l'application du procédé de rectification frontale plane en liaison avec une S pièce entraînée en rotation, notamment pour l'usinage de pièces en forme de disque. en matériaux à structure cristalline, très durs et susceptibles de se casser, présentant une dureté Vickers supérieure à 7000 N/mm2. Dans ce domaine, l'usinage de matériaux formant substrat pour des 10 composants électroniques, par exemple l'arséniure de silicium ou de gallium, revêt une importance tout à fait particulière. Pour réduire l'épaisseur de telles pièces, on utilise généralement aujourd'hui des procédés de rectifica15 tion que l'on peut essentiellement classer en rectification périphérique et rectification frontale. Parmi ceux-ci, on a plus particulièrement adopté, pour les matériaux ici considérés, le procédé de rectification frontale, en raison des surfaces planes souhaitées. Dans ce domaines, la 20 rectification frontale des surfaces planes occupe elle- même une position particulière (brevets DE 3 339 942 C1 et DE 3 302 881 C2). Par opposition au procédé de %ectificatin normalement utilisé avec ces pièces, le procédé de rectification 25 frontale plane n'englobe que deux composantes de déplacement, à savoir la rotation de la meule et le movement de plongée dirigé perpendiculairement à la surface à usiner. Le mouvement d'avance, que l'on considère comme un paramètre prépondérant du processus dans le procédé de rectification 30 ordinairement util--isé pour l'usinage de telles pièces, disparaît ici. Le déroulement du procédé consiste, dans le cas de la rectification frontale plane, en une plongée frontale de la meule en rotation, dans la surface de la pièce, ce qui a 35 également fait qualifier ce procédé de "rectification en plongée". La taille de la meule est avantageusement -15 25 30 déterminée de façon telle qu'elle recouvre toute la surface à rectifier existant sur une pièce. Il est caractéristique dans cette rectification en plongée connue, que la meule, qui tourne avec une vitesse angulaire déterminée, donne sur la surface à usiner des vitesses différentes d'usinage en raison des distances différentes par rapport à l'axe de rotation. La tendance qu'on a à réaliser la meule avec un diamètre le plus petit possible, aussi bien pour des raisons de coût que d'encombrement, conduit alors à des vitesses d'usinage qui diffèrent d'un multiple entre elles. Ce manque d'uniformité, qui a des causes d'ordre cinématique, conduit à ce que la recherche d'une vitesse optimale de coupe sur toute la surface à usiner, notamment dans le cas de diamètres de plus en plus grands, ne peut être satisfaite d'une manière optimale. L'invention permet de remédier à cet inconvénient par une superposition appropriée de la rotation de la meule et d'une rotation de la pièce, ou par une superposition de la rotation de la meule et d'un second mouvement rotatif de la meule, de sorte que chaque point de la surface à rectifier est soumis à la même vitesse d'usinage. L'invention a donc pour obj.et un procédé de rectification frontale plane permettant l'usinage de pièces plates, qui est caractérisé en ce que la pièce tourne avec la même vitesse de rotation et dans le même sens,de rotation que la meule. L'invention a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens permettant de faire tourner la pièce dans le même sens de rotation et avec la même vitesse angulaire que la meule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente les particularités d'une rectification conforme à l'état de la technique, - la figure 2 illustre un mode de réalisation du processus de rectification conforme à la présente invention, - la figure 3 représente un autre mode de réalisation conforme a l'invention, et - la figure 4 représente un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé de rectification selon l'invention. D'après la figure 1, une meule de plongée 1 pratiquement pleine et entraînée en rotation recouvre la pièce en forme de disque 2. Du fait de la rotation de la meule, il 10 apparaît sur la pièce 2 la distribution de vitesses représentée, la longueur des fièches représentant schématiquement les intensités des vecteurs vitesse. D'une maniète typique, cn choisit la vitesse angulaire de la meule de plongée de façon a obtenir une vitesse 15 optimale de coupe sensiblement au centre de la pièce. Il en résulte toutefois que, sur le bord supérieur et le bord inférieur de cette pièce. les vitesse s'écartenn de ette valeur optimale. Selon la figure 2, la pièce 3 est ent raine en 20 rotation autour de son propre axe avec la vitesse de rotaticon de la meule 1. c'est-a-dire a la même vtitsse angulaire et dans le même sens de rotation. De ce fait, pas plus que précédemment, le centre de rotation de la pièce 3 ne subit aucune variation de la vitesse d'usinage. Par co'ntr-e 25 conformément à l'invention, du fait de la rotation de la pièce 3 qui s'effectue dans le même sens de rctrJtion, les zones qui se trouvent plus vers l'intérieur se déplacent avec une vitesse relative supplémentaire qui s'ajoute a la vitesse de la meule. Pour les zones situées plus vers 30 l'extérieur, cette vitesse de la pièce se retranche de la vitesse de la meule, si bien que, grâce aux vitesses angulaires identiques prévues conformément à l'invention pour la meule et la pièce, on obtient en chaque point de cette pièce 3 une vitesse optimale de coupe. Cette considération vaut non seulement pour la section indiquée sur la figure 2 le long de la ligne diamétrale, mais également pour tout point quelconque de la pièce. Les flèches représentées sur la figure 2 illustrent l'uniformité des vecteurs vitesse que l'on obtient Ici. La superposition des vitesses ainsi visée peut, comme indiqué ci-dessus. se réaliser à l'aide d'une rotation de la meule et d'une rotation de la pièce. On peut également, conformément à l'invention, faire tourner simultanément l'axe rotatif de la meule autour d'un autre axe qui lui est parallèle, de sorte que la superposition de ces deux mouve10 ments permet d'atteindre le même résultat. Une telle rotation superposée d'une meule est déjà connue à d'autres fins. La vitesse optimale de coupe, partout identique, permet une profondeur de passe élevée et donc un rendement élevé d'enlèvement de matière. Par contre. la rugosité de la surface rectifiée subit simultanément une amélioration importante par rapport à la rectification en plongée classique, notamment du fait de l'utilisation de meules à grain plus fin. Selon la figure 3, la pièce peut, conformément à 20 l'invention, s'étendre au-delà de l'axe de rotation de la meule 1, étant donné que, ce faisant, les conditions cinématiques ne sont pas modifiées. Cela rend possible l'utilisation de meules relativement plus petites. Si l'on maintient la vitesse optimale de coupe, cela conduit, pour 25 des vitesses de rotation élevées jucicieuses, à ce que la meule ne soit pas notablement plus grande que la pièce elle-même, et, pour la même raison également, l'obliquité des meules provoquée par la pression de rectification se trouve notablement réduite. La figure 4 représente de manière détaillée un mode avantageux de réalisation d'une machine travaillant suivant le principe ci-dessus. La machine représentée est constituée d'un banc de machine 12 essentiellement parallélépipédique et qui porte sur sa surface supérieure 35 horizontale une table 13 pouvant être entraînée en rotation ou en translation horizontale d'une manière périodique et pouvan.t être bridée pendant le processus de rectification. Les pièces 3 sont chacune disposées sur une unité rotative 4 sur laquelle est de préférence monté par bride un entraînement direct 5. Une colonne 14, qui surplombe la 5 table 13. porte un moteur d'entraînement 6 et une broche porte-meule 7 qui supporte, ou sur laquelle est montée, la meule 1 qui présente une surface de travail 9 tournée vers les pFèces 3. La colonne 14 est montée mobile en va-et-vient vertical sur le banc 12 à l'aide d'éléments de guidage 10 précis et rigides 10. Le déplacement en va-et-vient vertical de la colonne 14 peut par exemple être produit par une vis 11 à entraînement électrique. Cette vis 11 fait plonger vers le bas, avec la colonne 14, la meule 1 jusqu'à la cote nominale de la pièce 3 et la relève de nouveau en déplacement 15 rapide après le polissage. Pendant ce mouvement de retour, la piece 3 que l'on a fini d'usiner est éloignée de la zone de la meule 1 par un movmement cyclique ou une translation de la table 13 et une nouvelle pièce 3 à usiner se trouve simultanément amenée sous cette meule 1. Ce chargement et 20 ce déchargement simultanés se produisent en synchronisme avec le mouvementde retour de la colonne 14 si bien qu'il nrie peut se produire aucun contact entre la nouvelle pièce 3 et la meule 1 avant que le mouvement de transport se soit terminé et que la table 13 ne soit bridée. Conformément à l'invention, on peut avantageusement usiner des pièces en des matières métalliques et non métalliques, dures et cassantes, comme par exemrpie de la céramique, du quartz, du silicium, du germanium, du saphir, du srinelle. du gallium-gadolinium-grenat (GGG), des combinés AIII-BV et des matériaux frittés superdurs, notamment cu nitrite de silicium, du carbure de bore, du corundum et du carbure fritté. RE.; F NF.ICATlIONS 1. Procédé de rectification frontale plane permettant l'usinage de pièces plates, caractérisé en ce que la pièce (3) tourne avec la même vitesse de rotation et dans le mime sens de rotation que la meule (1). 2. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens (4, 5) permettant de faire tourner la pièce (3) dans le m&ime sens de rotation et avec la même vitesse angulaire 10 que la meule (1).