Brevet FR2658106A1 — publié le 19910816

L'invention concerne l'affûtage de boutons de trépan, formés de carbure cémenté. Les affûtoirs classiques de boutons sont destinés à remettre les têtes des boutons sous leur forme hémisphé- rique initiale Ils retirent trop de carbure cémenté, et ceci peut provoquer une réduction de la durée de vie du trépan par réduction de la quantité de carbure cémenté par rapport à la jauge De nombreux trépans à boutons usés sont mis au rebut lorsque le diamètre tombe au-dessous de la jauge. Dans un premier aspect, l'invention concerne un procédé de remise en état d'un bouton de trépan usé, dans lequel le bouton usé est remis en état par mise de sa tête sous forme d'un ciseau. L'angle inclus de la configuration en ciseau est de préférence compris entre 900 et 1300 et de préférence de l'ordre de 110 . Un bouton de jauge placé sur un trépan peut être remis en état par mise de sa tête en ciseau, le sommet de la forme en ciseau étant disposé radialement. De l'acier peut être retiré du corps d'acier d'un trépan dans lequel le bouton est monté en même temps que le bouton est remis en état. Le bouton est avantageusement remis en état à l'aide d'une meule ayant une gorge en V à sa périphérie, cette meule étant destinée à donner la forme voulue en ciseau à la tête du bouton Dans un mode de réalisation, le bouton est remis en état par mise de sa tête sous forme d'un ciseau ayant un sommet aigu, par utilisation d'une meule ayant une gorge en V dont le fond est pointu Dans un autre mode de réalisation, le bouton est remis en état par mise de sa tête sous forme d'un ciseau ayant un sommet arrondi par utilisation d'une meule ayant une gorge en V dont le fond est arrondi Dans un autre mode de réalisation, le bouton est remis en état par mise de sa tête sous forme d'un ciseau émoussé par utilisation d'une meule ayant une gorge en V dont le fond est plat. La meule peut être utilisée pour la remise du bouton en état et, simultanément, pour l'enlèvement d'acier d'un corps de trépan dans lequel le bouton est serti. Dans un second aspect, l'invention concerne une machine de remise en état d'un trépan à boutons, comprenant une meule ayant une gorge V à sa périphérie, un dispositif de positionnement d'un trépan à boutons par rapport à la meule afin qu'un bouton qui doit être remis en état soit aligné sur la périphérie de la meule, et un dispositif destiné à provoquer un déplacement relatif entre le trépan à boutons et la meule afin que le bouton avance dans la gorge en V, si bien que la tête du bouton est mise sous forme d'un ciseau. La machine peut avoir un support de trépan placé à l'extrémité d'un bras de trépan destiné à maintenir le trépan à boutons, le bras de trépan pouvant pivoter afin qu'il déplace le trépan suivant une courbe par rapport à la meule et fasse avancer le bouton correspondant dans la gorge en V, à la périphérie de la meule L'invention concerne aussi un procédé de remise en état d'un trépan ayant un corps d'acier dans lequel des boutons sont sertis, chaque bouton étant remis en état par rectification de sa tête à une configuration en ciseau, alors que de l'acier est simultanément retiré du voisinage du bouton. Dans un quatrième aspect, l'invention concerne une meule destinée à la remise en état d'un bouton de trépan de carbure cémenté, la meule ayant une gorge en V formée à sa périphérie, afin qu'elle puisse donner une forme en ciseau à la tête d'un bouton de carbure cémenté avançant dans la gorge. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente l'usure d'un bouton de jauge; la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 et elle représente la forme en ciseau selon l'invention, superposée à un nouveau profil, à un profil usé et à un profil affûté de manière classique; la figure 3 est une vue d'extrémité d'un trépan ayant des boutons qui sont réaffûtés selon l'invention; la figure 4 est une vue en élévation latérale d'une machine destinée à assurer un nouvel affûtage; la figure 5 est une vue de bout de la machine de la figure 4; la figure 6 est une vue en plan de la machine des figures 4 et 5; la figure 7 représente un détail d'une partie de la machine représentée sur les figures 4 à 6, à plus grande échelle; la figure 8 représente une variante de profil de meule; la figure 9 représente une autre variante de profil de meule; la figure 10 représente la rectification d'un bouton par une variante de meule, dans le sens de la flèche 10 de la figure 12; la figure 11 représente un bouton de jauge après réusinage, dans le sens de la flèche 11 sur la figure 12; et la figure 12 est une vue de bout d'un trépan à boutons dont les boutons ont été réusinés avec la meule représentée sur la figure 10. Le bouton de jauge représenté sur les figures 1 et 2 a un profil comme neuf indiqué par la courbe 10, avec une ligne de jauge 11 Le profil réel d'usure d'un tel trépan est indiqué par la ligne 12 qui donne une ligne de jauge après usure 16, et un nouvel affûtage classique donne une nouvelle surface repérée par la référence 13 Dans les zones 14 et 15, le carbure cémenté a été retiré de manière superflue, selon l'invention La surface du corps d'acier tel que neuf est repérée par la référence 17 et la surface, obtenue après retrait d'un revêtement, sablage, rectifica- tion ou toute combinaison de ces techniques d'usinage de métal, est indiquée par la référence 18. Dans le procédé de nouvel affûtage proposé par l'invention, les traits 20 représentent la partie supé- rieure du bouton sur la figure 2 Ceci économise une quantité considérable de carbure cémenté et ne réduit pas la jauge après usure. La figure 3 représente un trépan résultant Des faces plates 23 ont été formées, sur les boutons 21 de jauge, vers les côtés des sommets radiaux 22 en forme de ciseau Les sommets en forme de ciseau sont alignés sur les boutons de tête 25 afin que la surface en forme de coin soit facilement réalisée. Les figures 4 à 7 représentent une machine qui est utilisée pour affûter les boutons selon l'invention La machine a un châssis 40 ayant une base 42 sur laquelle un bras 44 de trépan est articulé au niveau d'un axe horizon- tal 46 Une poignée rotative 48 agissant sur une tige filetée 50 provoque un basculement du bras de trépan dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens con- traire sur la figure 4 Une équerre 52 et un support réglable 54 de trépan sont raccordés à l'extrémité supé- rieure du bras de trépan comme représenté, le support 54 du trépan étant utilisé afin qu'il supporte un trépan 56 à boutons dont les boutons doivent être affûtés. Un bras 58 de meule est articulé à l'extrémité supérieure du châssis 40 et porte un appareil rotatif 60 de rectification près de son extrémité et une meule diamantée 62 à l'extrémité libre Sur la figure 7, la broche rotative 64 de l'appareil 60 de rectification porte une bague rotative 66 ayant deux tronçons 66 A et 66 B entre lesquels une bague fixe 68 est supportée par la broche Les tronçons 66 A et 66 B sont raccordés mutuellement par un tronçon de base 66 C dont dépasse une butée 70 ayant une forme en L La bague 68 est fixée à la broche 64 à une distance axiale prédéterminée de la meule diamantée 62. Pendant le fonctionnement, lorsqu'un trépan à boutons est maintenu dans le support 54, la butée 70 est tournée vers une position dans laquelle elle se trouve en face du bouton 72 qui doit être réusiné Le trépan est tourné sur le support 54 afin que le bouton 72 soit placé contre la butée 70, et le trépan est alors bloqué sur son support, dans cette position La bague rotative 66 est alors tournée sur la broche de l'appareil de rectification afin que la butée 70 soit écartée du trajet de la meule diamantée 62 Le support 54 de trépan est réglable afin qu'il permette l'affûtage d'un bouton quelconque d'un trépan, quel que soit son angle d'introduction par rapport à l'axe du trépan. Il faut noter que la fonction des bagues 66 et 68 et de la butée 70 est la mise du centre du bouton qui doit être rectifié en position convenable par rapport au plan central de la meule diamantée 62. Ensuite, la poignée 48 est tournée afin que le bouton 72 avance vers la meule diamantée 62 qui assure l'affûtage nécessaire du bouton Lorsque le bouton avance vers la meule, le bras 58 se déplace vers le haut et vers le bas autour de son pivot Lorsque l'opérateur a mis le bouton 72 à l'état voulu d'affûtage, il recule le bouton. Dans une variante, pour que le bouton ne subisse pas un affûtage excessif, une butée mécanique peut être incorporée afin qu'elle limite le basculement du bras de support du trépan et donc la distance de déplacement du bouton 72 vers la meule diamantée. Dans une variante à l'utilisation d'une machine du type décrit précédemment dans laquelle le bouton avance vers la meule afin que la rectification voulue du bouton soit réalisée, il est possible de serrer fortement le trépan dans une pince convenable, et de déplacer manuelle- ment une meule rotative de forme convenable contre le bouton choisi. La meule 62, telle que décrite dans l'exemple précédent, a un profil destiné à donner au bouton une forme de ciseau avec un sommet pointu Un sommet très pointu peut être indésirable, surtout dans le cas des boutons de jauge. La figure 8 représente un profil légèrement différent de meule qui a un fond un peu arrondi dans la gorge en V de manière qu'une forme de ciseau soit obtenue avec un sommet un peu arrondi sur le bouton affûté. Dans le cas des boutons de jauge, un profil de meule tel que représenté sur la figure 9 est préférable Dans ce cas, le fond de la gorge en V, formée dans la meule, a un plat 80 destiné à donner des boutons affûtés de jauge qui ont une forme de ciseau émoussé. Dans tous les cas, l'angle inclus entre les faces convergentes d'un bouton affûté est de l'ordre de 110 . On s'est référé à la suppression d'un revêtement du corps d'acier du trépan, pour l'obtention d'une configu- ration convenant à la nouvelle forme des boutons L'enlève- ment d'un revêtement ou un sablage, utilisés pour que le corps d'acier possède la nouvelle forme voulue, sont cependant des opérations peu commodes qui nécessitent des appareillages encombrants dont le transport est difficile. Ceci nuit à la simplicité de la technique de réusinage des boutons par le procédé d'affûtage en forme de ciseau comme décrit précédemment Alors que l'affûtage en forme de ciseau peut être réalisé sur place, l'extraction d'acier par enlèvement d'un revêtement ou par sablage ne peut pas l'être normalement. La meule 82 représentée sur la figure 10 a une largeur supérieure à celle des meules décrites précédemment et a un tronçon interne 84 placé entre des tronçons externes 86, afin que le problème posé par l'enlèvement de l'acier puisse être résolu Le tronçon interne 84 est composé d'un matériau qui convient à la rectification des boutons de carbure cémenté eux-mêmes, alors que les tron- çons externes 86 sont composés d'un matériau qui permet l'usinage de l'acier. Pendant l'utilisation, la meule 82 de la figure 10 réalise l'opération d'affûtage en forme de ciseau sur un bouton, mais elle agit sur l'acier 100 le long du bouton comme indiqué sur la figure 10 et retire ainsi l'excès d'acier et évite ainsi l'utilisation d'une étape supplémen- taire d'enlèvement d'acier par enlèvement d'un revêtement ou sablage. La figure 11 représente l'opération d'affûtage réalisée dans le cas d'un bouton de jauge 90 et de l'acier placé à proximité, dans le sens de la flèche 11 sur la figure 12 Les lignes 92 de la figure 12 indiquent la configuration prévue du corps d'acier à la face avant après les opérations simultanées d'affûtage des boutons et d'usinage de l'acier. Comme le déplacement relatif de la meule et du trépan est réalisé, pour chaque bouton, uniquement dans la direction du sommet final du bouton, on peut noter que l'acier présent dans les régions telles que celles qui portent la référence 94 sur la figure 12 n'est pas retiré autant que dans les régions telles que celles qui portent la référence 96 et qui se trouvent juste sur les côtés des boutons. Finalement, les boutons de jauge sont associés à des "queues de comète" d'acier dirigées radialement vers l'intérieur On ne prévoit pas que ceci puisse constituer un inconvénient pour le fonctionnement satisfaisant du trépan pendant les opérations ultérieures de forage. Les essais initiaux réalisés dans le cadre de l'invention indiquent que l'affûtage des boutons des trépans selon le procédé de l'invention permet une augmen- tation de la profondeur d'un trou qui peut être foré avant que le trépan ne puisse plus être utilisé, une augmentation de la vitesse de pénétration du trépan et une réduction du temps de réusinage, par rapport à la technique classique de réusinage des boutons Les résultats d'essai sont indiqués dans le tableau qui suit, dont trois essais réalisés respectivement à la mine d'or Randfontein Estates en République d'Afrique du Sud, à la mine Denison au Canada et à la mine Laisvall en Suède. Tableau Numéro d'essai 1 2 3 Augmentation de longueur forée, % 16 12 35 Réduction de perte de jauge, % 40 43 Augmentation de vitesse de pénétration, % O O 10 Réduction de temps de réusinage, % 61 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés, machines et meules qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé de remise en état d'un bouton usé de trépan, caractérisé en ce que le bouton usé ( 21) est remis en état par mise de sa tête à une forme en ciseau. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle inclus de la forme en ciseau est compris entre 90 et 1300. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle inclus est d'environ 1100. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un bouton de jauge ( 21) d'un trépan est remis en état par mise de sa tête sous forme en ciseau, le sommet du ciseau étant disposé radialement. 5 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que de l'acier est retiré du corps d'acier d'un trépan dans lequel le bouton est serti, en même temps que le bouton est remis en état. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les boutons ( 21) sont remis en état à l'aide d'une meule ( 62) qui a une gorge en V à sa périphérie, la gorge étant destinée à donner la configuration voulue en ciseau à la tête du bouton. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bouton ( 21) est remis en état par mise de sa tête sous forme en ciseau ayant un sommet pointu ( 22) à l'aide d'une meule ( 62) ayant une gorge en V à fond pointu (figure 7). 8 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bouton ( 21) est remis en état par mise de sa tête sous forme en ciseau ayant un sommet arrondi par utilisa- tion d'une meule ayant une gorge en V dont le fond est arrondi (figure 8). 9 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bouton ( 21) est remis en état par mise de sa tête sous forme en ciseau émoussé à l'aide d'une meule ayant une gorge en V à fond plat (figure 9). Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 6 à 9, caractérisé en ce que le bouton ( 21) avance dans la gorge en V de la meule lorsque celle-ci est entraî- née en rotation afin que le bouton soit usiné. 11 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 6 à 10, caractérisé en ce que la meule ( 62) est utilisée pour la remise en état du bouton et, simultané- ment, pour l'enlèvement d'acier d'un corps de trépan dans lequel le bouton est maintenu. 12 Procédé de remise en état d'un trépan ayant un corps d'acier dans lequel des boutons ( 21) sont fixés, caractérisé en ce que chaque bouton ( 21) est remis en état par rectification de sa tête à une forme en ciseau, avec simultanément retrait d'acier au voisinage du bouton. 13 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'une meule ( 62) ayant une gorge en V à sa périphé- rie est utilisée pour la remise en état du bouton et simultanément pour l'enlèvement d'acier à proximité du bouton. 14 Procédé selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que le bouton ( 21) est remis en état par mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 10. Machine de remise en état d'un trépan à boutons, caractérisée par une meule ( 62) ayant une gorge en V à sa périphérie, par un dispositif ( 44) de positionnement d'un trépan à boutons par rapport à la meule, afin qu'un bouton qui doit être remis en état soit aligné sur la périphérie de la meule, et par un dispositif ( 48) destiné à provoquer un déplacement relatif du trépan à boutons et de la meule afin que le bouton avance vers la gorge en V et que la tête du bouton prenne une forme en ciseau. 16 Machine selon la revendication 15, caractérisée par un support ( 54) de trépan monté à l'extrémité d'un bras ( 44) et destiné à supporter un trépan à boutons, le bras pouvant pivoter afin qu'il déplace le trépan à boutons en arc de cercle par rapport à la meule et fasse avancer le il bouton correspondant dans la gorge en V formée à la péri- phérie de la meule. 17 Meule de remise en état d'un bouton de trépan en carbure cémenté, caractérisée en ce que la meule ( 62) a une gorge en V formée à sa périphérie et destinée à donner une forme de ciseau à la tête d'un bouton de carbure cémenté qui avance dans la gorge. 18 Meule selon la revendication 17, caractérisée en ce que la gorge en V a une configuration destinée à donner à la tête du bouton une forme en ciseau ayant un angle inclus compris entre 90 et 1300. 19 Meule selon la revendication 18, caractérisée en ce que la gorge en V a une configuration destinée à donner à la tête du bouton une forme de ciseau ayant un angle inclus d'environ 1100. Meule selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisée en ce que le fond de la gorge en V est pointu afin que la gorge donne à la tête du bouton une forme en ciseau ayant un sommet pointu (figure 7). 21 Meule selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisée en ce que le fond de la gorge en V est arrondi afin que la tête du bouton ait une forme de ciseau à sommet arrondi (figure 8). 22 Meule selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisée en ce que le fond ( 80) de la gorge en V a une surface plate destinée à donner à la tête du bouton une forme de ciseau émoussé (figure 9). 23 Meule selon l'une quelconque des revendications 17 à 22, caractérisée en ce qu'elle comporte un tronçon central ( 84) destiné à donner une forme de ciseau à la tête d'un bouton, et des tronçons externes ( 86) entre lesquels est retenu le tronçon central et qui sont destinés à retirer de l'acier du corps d'acier d'un trépan dans lequel le bouton est fixé en même temps que la forme de ciseau est formée dans la tête du bouton. 24 Machine selon l'une des revendications 15 et 16, caractérisée en ce que la meule est une meule selon l'une quelconque des revendications 17 à 23.