Brevet FR2680994A1 — publié le 19930312

Procédé de perçage d'un trou alésé dans un matériau dur mais fragile et dispositif pour percer ce trou L'invention concerne un procédé de perçage d'un trou alésé dans un matériau dur mais fragile et un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé Un foret à noyau diamanté 1 est, comme représenté sur la figure 3, un dispositif présentant une partie en meule diamantée 2, montée sur l'extrémité libre d'une tige en acier 3, pour forer un trou dans un matériau à aléser En général, le foret à noyau diamanté est pourvu d'une partie pénétrante 4, située en partie centrale du foret. Le foret à noyau diamanté est excellent, à la fois pour ce qui concerne l'efficacité de l'alésage et la précision de celui-ci, pour forer un trou dans un matériau dur et fragile, cependant il présente le défaut de provoquer des ruptures sur le bord de l'ouverture du trou percé. Les ruptures non seulement altèrent la précision et l'aspect esthétique, mais elles peuvent également provoquer des fissures pouvant entrainer une cassure des matériaux tels que les plaques de verre, etc Les ruptures sont produites sur le côté du matériau à percer d'o le foret à noyau diamanté va sortir, lorsque le foret pénètre le matériau à percer, tel qu'une plaque de verre Par conséquent, pour empêcher la survenance de ruptures, dans un procédé classique parmi les procédés de perçage d'un matériau dur mais fragile, spécialement une plaque de verre ou analogue, l'opération de forage est réalisée des deux côtés de la plaque, en commençant l'opération de forage et en la continuant jusqu'à ce que la profondeur du trou en cours de forage atteigne à peu près la moitié de l'épaisseur de la plaque de verre, puis en réalisant l'opération de forage depuis la position correspondante opposée, de l'autre côté de la plaque de verre, afin que le trou percé depuis l'autre côté vienne communiquer avec le trou percé le premier, afin de réaliser un trou traversant,, à leur point de rencontre, c'est-à-dire à peu près au milieu de l'épaisseur de la plaque de verre. Cependant, dans le procédé classique décrit ci- dessus de perçage d'un matériau, tel qu'une plaque de verre ou analogue, par ses deux côtés, il faut disposer deux broches exactement opposées l'une par rapport à l'autre, en les gardant en relation coaxiale. Cependant, la relation coaxiale précise entre les deux broches n'est pas toujours obtenue Il en résulte des écarts au point de rencontre des deux trous. En outre, dans ce procédé classique, bien qu'il ne se produise pas de rupture à la partir d'ouverture du trou, plusieurs causes de fissuration apparaissent dans la partie pénétrée, c'est-à-dire à la partie de réunion des deux trous Pour pallier l'inconvénient ci- dessus, un autre procédé a été proposé, dans lequel des forets présentant des diamètres quelque peu différents sont utilisés des deux côtés, respectivement. Cependant, ce procédé a également l'inconvénient qu'une partie étagée est produite dans le trou. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients décrits ci-dessus des procédés classiques Selon la présente invention, un trou traversant peut être alésé dans un matériau dur mais fragile, tel qu'une plaque de verre ou analogue, sans produire de ruptures, en utilisant un foret unique à noyau en diamant, en opérant depuis un seul côté du matériau à percer. Pour atteindre les buts décrits ci-dessus, un procédé de perçage d'un trou selon l'invention, dans lequel un trou est percé dans un matériau dur mais fragile, tel qu'une plaque de verre ou analogue, en utilisant un foret à noyau diamanté, est caractérisé par le fait que le foret à noyau diamanté est entraîné en rotation et mis en contact avec le matériau dur mais fragile en gardant la relation de contact avec lui, un mouvement excentrique étant appliqué entre le foret rotatif à noyau diamanté et le matériau à percer, de sorte que le foret rotatif à noyau diamanté puisse entrer en contact avec le matériau, puis, après qu'un trou ait été percé, il puisse entrer en contact avec la totalité de la surface circonférentielle intérieure du trou et qu'ensuite, la vitesse de forage du foret à noyau diamanté est réduite, une fois à proximité de la face devant être traversée, c'est-à-dire du côté du matériau d'o le foret à noyau diamanté va sortir. En outre, un dispositif de perçage d'un trou dans un matériau dur mais fragile, selon la présente invention, est caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de rotation pour assurer la rotation d'un foret à noyau diamanté autour d'un arbre du foret à noyau diamanté, à l'extrémité libre duquel est prévue une partie en meule diamantée, un moyen pour appliquer un mouvement excentrique entre ledit foret à noyau diamanté et le matériau dur mais fragile, et un moyen pour commander la vitesse de forage du foret à noyau diamanté. Selon le procédé d'alésage de trou de la présente invention, en vue de maintenir un foret rotatif à noyau diamanté en contact avec un matériau dur mais fragile à aléser, de façon que la totalité de la surface circonférentielle intérieure du matériau puisse être maintenue en contact avec le foret rotatif à noyau diamanté, un mouvement excentrique relatif est appliqué entre le foret rotatif à noyau diamanté et le matériau dur mais fragile La vitesse de forage est diminuée, en arrivant à proximité de l'ouverture du trou, du côté à traverser d'o le foret à noyau diamanté va sortir, de sorte que la pression de forage et de meulage appliquée à la partie d'ouverture du matériau qui devient plus mince, est diminuée, avec pour résultat une absence de ruptures depuis l'entrée (ouverture) du trou, jusqu'à l'ouverture d'o va sortir le foret à noyau diamanté. De plus, selon le dispositif de perçage d'un trou alésé selon la présente invention, l'opération de forage d'un trou alésé dans un matériau dur mais fragile peut être réalisée depuis un seul côté du matériau à aléser, à l'aide d'un seul foret à noyau diamanté. La figure 1 représente une vue destinée à expliquer un procédé de perçage d'un trou alésé selon la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe, suivant la ligne A-A de la figure 1, représentant le mouvement excentrique entre un foret à noyau diamanté et une plaque de verre, selon la présente invention, la figure 3 est une vue de face, partiellement éclatée, d'un foret à noyau diamanté d'utilisation classique. La présente invention est expliquée ci-après, en, se basant sur un mode de réalisation, en référence aux dessins annexés La figure 1 est une vue représentant un mode de réalisation du procédé de perçage d'un trou alésé dans un matériau dur mais fragile et un dispositif utilisé pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. La foret à noyau diamanté 1 est composé, comme celui représenté sur la figure 3, d'une partie en meule diamantée 2, munie de diamants sur sa surface d'extrémité libre et sur les deux surfaces circonférentielles, intérieure et extérieure, d'une tige 3 en acier et d'une partie axiale de pénétration centrale 4. La partie en meule diamantée 2 est constituée d'une meule liée par un métal ou d'une meule obtenue par électrodéposition La meule diamantée liée par un métal présente une durée de vie de plusieurs années mais sont coût de fabrication est cher du fait de la complexité de sa fabrication Cependant, la meule diamantée à électrodéposition peut être fabriquée facilement, avec toute configuration souhaitée, avec une précision élevée. Lorsqu'un trou est percé dans un matériau dur mais fragile, c'est-à-dire une plaque de verre 5, la partie en meule diamantée 2 du foret à noyau diamanté 1 entre en contact avec la plaque de verre 5, pour forer un trou 6 et, tout en maintenant le contact entre la partie en meule et la surface circonférentielle intérieure du trou 6, un mouvement excentrique relatif est appliqué entre le foret 1, qui est entraîné en rotation autour de l'axe de rotation 7 du foret à noyau diamanté 1, (l'axe de rotation 7 est situé en une position distante de a/2 par rapport à l'axe central 10 du trou 6) et la plaque de verre 5, de sorte que la partie en contact peut s'étendre sur la totalité de la surface circonférentielle du trou Ici, "a" désigne la plus grande distance entre la surface circonférentielle extérieure du foret à noyau diamanté 1 et la surface circonférentielle intérieure du trou 6. Parmi les procédés destinés à appliquer un mouvement excentrique relatif entre le foret à noyau diamanté 1 et la plaque de verre 5, il y a le procédé suivant: dans ce procédé la plaque de verre 5 est maintenue fixe, un axe de rotation 9 d'un moteur 8 est mis en coïncidence avec l'axe central 10 du trou 6, et, en couplant un organe d'articulation (non représenté) à l'axe rotatif 7 par des moyens de couplage, tels qu'une manivelle (non représentée), l'axe 7 du foret à noyau diamanté 1 est entraîné en rotation autour de l'axe central 10 du trou 6, par le moteur 8. Le mouvement décrit ci-dessus est expliqué comme suit en référence à la figure 2 La surface circonférentielle de la partie en meule diamantée 2 est mise en contact avec la surface circonférentielle intérieure du trou 6 et, en la faisant tourner dans la direction c, le foret à noyau diamanté 1 est entraîné en rotation planétaire, de sorte que la partie en meule diamantée 2 peut être entraînée en rotation dans la direction d, pour balayer la partie de contact sur la totalité de surface circonférentielle du trou 6. En outre, il existe d'autres procédés, par exemple un procédé dans lequel c'est la plaque de verre qui est entraînée en rotation, tandis que le foret à noyau diamanté 1 est soumis à un mouvement horizontal, ou un autre procédé, dans lequel le foret à noyau diamanté 1 est maintenu fixe et o la plaque de verre 5 est déplacée dans une direction horizontale, tout en étant elle-même mise en rotation concentriquement par rapport au trou 6. Au lieu de faire tourner la plaque de verre 5, il est possible de n'appliquer aucun mouvement circulaire de rotation De plus, il existe un autre procédé, unique, dans lequel: la plaque de verre 5 est fixée sur un étage en XY; aucun mouvement circulaire n'est effectué par la commande d'un système NC (à commande numérique) à deux coordonnées en XY; et, en outre, à l'aide d'une commande à trois coordonnées, comprenant la coordonnée Z ajoutée pour le foret à noyau diamanté 1, la totalité du processus peut être assurée automatiquement Le point important est d'assurer un mouvement excentrique relatif, entre le foret à noyau diamanté 1 et la plaque de verre 5. La vitesse de forage du foret à noyau diamanté 1 est commandée de façon à être diminuée à proximité d'une ouverture 11, située du côté de la plaque de verre 5 d'o va sortir le foret à noyau diamanté 1 Par exemple, dans le cas du forage d'un trou traversant sur une plaque de verre d'une épaisseur de 3,5 mm, pendant à peu près 6 secondes, les 3/4 de l'épaisseur (une épaisseur de 2,625 mm) sont percés en 3 secondes, puis, la vitesse de forage est diminuée graduellement, de sorte que le 1/4 restant de l'épaisseur ( 0,875) mm) puisse être percé en 3 secondes, afin d'achever le forage du trou traversant. Pour commander la vitesse de forage du foret à noyau diamanté 1, il existe quelques moyens dont l'un prévoit un mécanisme d'amenée, qui se déplace à la fois dans les directions de montée et de descente (la direction b sur la figure 1), sur l'axe de rotation 9 du moteur 8, afin de commander la vitesse de forage. Dans ce cas, la commande de vitesse peut être effectuée manuellement, ou automatiquement par utilisation de moyens à came ou de la commande de coordonnées d'un appareil NC (à commande numérique). Par conséquent, les fissures, produites de façon classique à proximité de l'ouverture du trou 6, lorsque la surface d'extrémité libre de la partie en meule diamantée 2 est en contact avec la plaque de verre 5, sont interrompues immédiatement, à la partie de surface circonférentielle de la partie en meule diamantée 2, par le mouvement planétaire du foret à noyau diamanté 1, et ainsi l'opération de forage continue. Comme décrit ci-dessus, du fait de l'effet amplifié dû à la multiplication des mouvements excentriques relatifs entre le foret à noyau diamanté 1 et la plaque de verre 5, par la diminution de la vitesse de l'opération de forage, à proximité de la partie d'ouverture 11, du côté du trou 6 d'o le foret à noyau diamanté 1 va sortir, la pression de découpe et de meulage appliquée à proximité (o l'épaisseur de la plaque devient moindre) de la partie d'ouverture 11 de la plaque de verre 5 est réduite Par conséquent, en progressant de l'ouverture d'entrée, d'un côté de la partie d'ouverture 11, à l'autre côté de la plaque de verre 5, la production de ruptures est réduite de façon remarquable. Dans le cas du forage d'un trou sur la plaque de verre 5, si de l'eau 12 est amenée à la partie axiale 4 de pénétration centrale du foret à noyau diamanté 1, l'eau 12 s'écoule en passant par la surface d'extrémité libre de la partie en meule diamantée 2 et un interstice est constitué entre la surface circonférentielle extérieure du foret à noyau diamanté 1 et la surface circonférentielle intérieure du trou 6. étant donné que l'eau 12 s'écoule effectivement vers l'extérieur, on peut s'attendre à un effet de refroidissement élevé et les poudres de verre provenant de la coupe et les poudres de diamant perdues par la meule diamantée sont évacuées rapidement, avec pour résultat une augmentation de la durée de vie du foret à noyau diamanté 1. Après que le trou 6 ait été foré, le foret à noyau diamanté 1 est de nouveau mis en contact avec la surface circonférentielle intérieure du trou 6 et la relation de contact mutuel est conservée, le foret à noyau diamanté 1 étant soumis à un mouvement planétaire de grand diamètre autour de l'axe central 10 du trou 6. Ainsi, le trou 6 peut être rendu plus grand et l'on peut réaliser un traitement de finition. En général, plus l'extrémité du foret à noyau diamanté 1 est effilée, mois il y a de rupture à proximité de la partie d'ouverture 11 du trou 6, lorsqu'il est foré, ceci dans une aire située dans la direction du forage, qui est petite à l'endroit o la plaque de verre est en contact avec l'extrémité du foret Dans le cas de mise en oeuvre de la présente invention, étant donné que la rotation du foret est également accompagnée d'un mouvement excentrique, lorsque le foret est utilisé, l'extrémité du foret est en mesure de s'effiler, ce qui peut apporter des effets secondaire, comme la diminution des ruptures sur la bordure de la partie d'ouverture 11. Comme décrit ci-dessus, dans la présente invention, on obtient les avantages suivants: du fait de l'effet multiplié provoqué par le mouvement excentrique entre le foret à noyau diamanté et le matériau dur mais fragile et de la diminution de la vitesse de forage à proximité de la partie d'ouverture, du côté du trou d'o le foret à noyau diamanté va sortir, les pressions de forage et de coupure, appliquées à la partie d'ouverture rendue plus mince du trou, vont diminuer, de sorte qu'il ne va pas se produire de rupture, spécialement à la partie d'ouverture. dans la partie traversée, à l'intérieur du trou, il ne se produit pas de fissure, aucun décalage ni aucunedifférence étagée. l'eau amenée à la partie de pénétration axiale du foret à noyau diamanté va s'écouler au dehors, à travers un interstice entre la surface circonférentielle extérieure du foret à noyau diamanté et la surface circonférentielle intérieure du matériau dur mais fragile, intervalle créé par le mouvement excentrique relatif entre le foret à noyau diamanté et le matériau, de sorte que l'on peut obtenir une efficacité de refroidissement élevée et que les poudres provenant du verre découpé ou meulé et les poudres perdues par la partie en meule diamantée sont rapidement évacuées et, en outre, la vitesse de rotation du foret à noyau diamanté peut être augmentée et l'on peut obtenir une augmentation de la durée de vie du foret à noyau diamanté. le foret à noyau diamanté est mis en contact avec la surface circonférentielle intérieure du trou traversant et un mouvement excentrique relatif est appliqué entre le foret à noyau diamanté et le matériau, de sorte que le trou peut être agrandi et qu'on peut obtenir une bonne qualité de finition. l'opération de forage peut être réalisée depuis un seul côté du matériau, avec un outil unique, à l'aide d'un foret à noyau diamanté, de sorte qu'on peut obtenir une efficacité élevée de l'alésage. REVENDICATIONS 1 Procédé de perçage d'un trou alésé dans un matériau dur mais fragile, tel qu'une plaque de verre, par utilisation d'un foret à noyau diamanté, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: mise d'un foret rotatif à noyau diamanté ( 1) au contact de l'un des côtés d'un matériau ( 5) dur mais fragile; application d'un mouvement excentrique entre ledit foret rotatif à noyau diamanté ( 1), tout en maintenant sa rotation, et le matériau ( 5) dur mais fragile, de sorte que ladite partie en contact puisse s'étendre sur la totalité de la surface circonférentielle d'un trou ( 6); réduction de la vitesse de forage dudit foret à noyau diamanté ( 1), à proximité d'une partie d'ouverture ( 11) de l'autre côté dudit trou ( 6), par laquelle ledit foret à noyau diamanté ( 1) va sortir. 2 Procédé de perçage d'un trou alésé dans un matériau dur mais fragile selon la revendication 1, caractérisé en ce que de l'eau est amenée à une partie axiale de pénétration ( 4) centrale dudit foret à noyau diamanté ( 1). 3 Procédé de perçage d'un trou alésé dans un matériau dur mais fragile selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit foret à noyau diamanté ( 1) est maintenu en contact avec la surface circonférentielle intérieure du trou ( 6) en cours de forage, et en ce que un mouvement excentrique relatif est appliqué entre ledit foret à noyau diamanté ( 1) et ledit matériau ( 5). 4 Dispositif de perçage d'un trou alésé dans un matériau ( 5) dur mais fragile, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen ( 8) pour assurer la rotation d'un foret à noyau diamanté ( 1), à l'extrémité libre duquel est prévue une partie en meule diamantée ( 2) autour d'un axe dudit foret; un moyen pour appliquer un mouvement excentrique entre ledit foret à noyau diamanté ( 1) et un matériau ( 5) dur mais fragile; et un moyen pour commander la vitesse de forage dudit foret à noyau diamanté. Procédé de perçage d'un trou alésé dans un matériau dur mais fragile selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite opération de forage dudit foret à noyau diamanté ( 1) est effectuée de façon que les 3/4 de l'épaisseur dudit matériau ( 5) puissent être percés en environ la moitié du temps nécessaire à la réalisation complète d'un trou ( 6) alésé, et en ce que la vitesse de forage dudit foret à noyau diamanté ( 1) est graduellement réduite, de sorte que le 1/4 restant de l'épaisseur du matériau ( 5) puisse être complètement percé pendant la moitié restante du temps de forage. 6 Procédé de perçage d'un trou alésé dans un matériau dur mais fragile selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit matériau ( 5) est une plaque de verre d'épaisseur 3,5 mm, le temps nécessaire pour la réalisation complète du trou traversant ( 6) étant de 6 secondes. il