Brevet FR2695322A1 — publié le 19940311

Procédé de fabrication de têtes de club de golf ou de modèles de ces dernières. La présente invention concerne un procédé de fabrication de têtes de club de golf ou de modèles de ces dernières. Les têtes de club de golf et leurs modèles, tels que des modèles en argile servant à l'identification des têtes de club de golf, ainsi que les électrodes d'usinage par électroétincelage permettant de réaliser des moules métalliques servant à la fabrication de têtes de club de golf, constituent des produits en nombre limité qui sont basés sur des conditions spéciales de fabrication et ces produits sont taillés à la main ou fabriqués au moyen d'une machine-outil à commande nu- mérique. D'une manière plus précise, dans un procédé classique de fabrication de têtes de club de golf ou de modèles de ces dernières, tels que celui représenté à la figure 3, on façonne d'abord suivant la forme d'un parallélépipède rectangle un matériau a à partir duquel une tête de club de golf ou un modèle de cette dernière doit être réalisé Le matériau a ainsi formé est ensuite monté sur une fraiseuse à commande numérique (non représentée) ou n'importe quelle autre machine ana- logue, de façon à tailler ce matériau en fonction d'instructions constituées par des données introduites à l'avance dans un système de commande Dans ce cas, on fait commencer la taille sur une surface b du matériau a en utilisant une machine de taille telle qu'une fraiseuse à fraise deux tailles et on exécute cette taille de fa- çon à laisser non usinés un cadre extérieur c, des parties extrêmes de support et de liaison h, h et d'autres parties dont les formes correspondent à une tête de club de golf ou à un modèle de cette dernière que l'on souhaite réaliser. On retire ensuite le matériau a de la fraiseuse à commande numérique et on le retourne de 1800 pour le replacer sur la fraiseuse On fait recommencer la taille sur le côté opposé du matériau et on exécute cette taille sur les autres parties non usinées de façon à former une tête de club de golf ou un modèle de cette dernière, tel que représenté à la figure 3. Dans la pratique, on procède au préalable à l'usinage de deux surfaces, une surface horizontale et une surface verticale des quatre surfaces périphériques ex- térieures du matériau de façon à constituer des surfaces de référence f et g sur les- quelles la fraiseuse automatisée se base pour faire se dérouler l'opération d'usinage de ce matériau Dans un programme d'ordinateur qui permet à la frai- seuse de tailler le matériau de la manière voulue, ces surfaces de référence f et g sont aussi fixées comme constituant les points de départ de l'opération d'usinage des deux côtés du matériau par la fraiseuse Cette disposition empêche toute va- riation entre les formes des deux côtés du matériau, ce qui supprime toute diffé- rence de forme entre les deux côtés d'une tête de club de golf ou d'un modèle de cette dernière qui est obtenu. Par conséquent, dans le procédé classique de fabrication de têtes de club de golf ou de modèles de ces dernières qui précède, il est nécessaire que les sur- faces de référence f et g du matériau a fassent l'objet d'un usinage préalable et d'un alignement entre elles avant que la matériau a ne soit taillé pour former une tête de club de golf ou un modèle de cette dernière Pour cette raison, le procédé classique de fabrication prend un temps très important pour l'opération de traite- ment préalable Par ailleurs, le fait de prévoir les surfaces de référence f et g comme points de départ pour l'opération d'usinage ne peut pas empêcher une ir- régularité de forme de la tête de club de golf ou du modèle de cette dernière qui est obtenu Ce sont là des inconvénients du procédé classique de fabrication. C'est pourquoi la présente invention a pour but de fournir un procédé qui permette de fabriquer des têtes de club de golf ou des modèles de ces dernières qui soit efficace et offre une précision élevée et dans lequel les inconvénients précités soient éliminés. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication de têtes de club de golf ou de modèles de ces dernières, caractérisé en ce qu'un matériau à partir duquel une tête de club de golf ou un modèle de cette dernière doit être réalisé est maintenu de façon telle que ce matériau puisse faire l'objet d'un pivotement et d'une indexation autour d'un axe unique d'un dispositif de maintien et en ce que le matériau est taillé suivant la forme superficielle extérieure voulue d'une tête de club de golf en utilisant une machine-outil à commande numérique qui est équipée d'un outil de coupe entraîné en rotation autour d'un axe de ce dernier qui fait un angle préfixé avec l'axe du dispositif de maintien. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la des- cription qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins an- nexés dont: la figure 1 est une vue de face de la partie principale d'une machine-outil servant à la mise en oeuvre du procédé de fabrication de la présente invention, la figure 2 est un schéma explicatif montrant en cours de taille un matériau permettant la mise en oeuvre du procédé de fabrication de la présente invention et la figure 3 est une vue en perspective d'une tête de club de golf ou d'un mo- dèle de cette dernière qui est réalisée en utilisant un procédé classique de fabrica- tion. Un mode de réalisation préféré du procédé de fabrication de têtes de club de golf ou de modèles de ces dernières qui est conforme à la présente invention va être décrit en regard des dessins annexés. A la figure 1, une machine-outil à commande numérique 1, telle qu'une ma- chine universelle d'usinage ou autre machine-outil analogue, est équipée d'un dispositif de maintien 2 Cette machine-outil automatisée 1 est utilisée pour former des têtes de club de golf 3 ou des modèles de ces dernières qui constituent des produits en nombre limité qui sont basés sur des conditions spéciales de fabrica- tion. Dans le cas présent, les modèles 3 sont des modèles en argile permettant l'identification des têtes de club de golf et des électrodes d'usinage par électroétin- celage pour moules métalliques servant à la fabrication de têtes de club de golf. Une tête de club de golf ou un modèle 3 de cette dernière, qui a la forme re- présentée à la figure 1, est taillé à l'endroit des parties extrêmes de support et de liaison 4, 4 de cette tête ou ce modèle, étant entendu que ces dernières sont su- perflues lorsque la formation de la tête de club de golf ou du modèle 3 de cette dernière est achevée La tête de club de golf ou le modèle de cette dernière 3 est ensuite usiné à l'endroit des parties à l'écart desquelles les parties extrêmes de support et de liaison 4, 4 ont été taillées, de façon à réaliser ainsi leur finition à la forme préfixée. Si le modèle 3 est une électrode d'usinage par électroétincelage, on l'utilise pour produire un moule métallique servant à la production en série de têtes de club de golf par matriçage ou moulage par coulée. Le matériau 5 à partir duquel la tête de club de golf ou le modèle 3 de cette dernière doit être réalisé est porté au moyen du dispositif de maintien 2 de façon telle qu'il puisse faire l'objet d'un pivotement et d'une indexation autour d'un axe unique A de ce dispositif de maintien 2, de la manière représentée par la ligne imaginaire à la figure 1. Le dispositif de maintien 2 comprend une poupée mobile, comportant un premier mandrin de serrage 6 qui maintient la partie extrême de support et de liai- son 4 située du côté droit, et une poupée fixe 9 comportant un second mandrin de serrage 8 qui maintient la partie extrême de support et de liaison 4 située du côté gauche. Le premier mandrin de serrage 6 et le second mandrin de serrage 8 sont agencés de façon à pouvoir pivoter autour de l'axe A du dispositif de maintien et le premier mandrin de serrage 6 est seul conçu de façon à pouvoir être déplacé hori- zontalement suivant la direction de la flèche B. La poupée fixe 9 est pourvue d'un moyen d'entraînement (non représenté), tel qu'un moteur électrique ou autre moyen analogue d'entraînement, qui est utilisé pour faire tourner le second mandrin de serrage 8, ce qui permet à ce dernier de tourner ou de s'immobiliser suivant des positions angulaires préfixées ou dans des positions circonférentielles préfixées de ce second mandrin, faisant respectivement l'objet d'instructions au moyen de données introduites à l'avance dans un système de commande (non représenté). La machine-outil à commande numérique 1 comporte une table 10, équipée du dispositif de maintien 2, un élément de support 12, qui porte un outil de coupe 11 tel qu'une fraise deux tailles ou autre outil analogue de coupe, et une tête 13. La tête 13 est équipée d'un moteur électrique (non représenté) qui fait tour- ner l'outil de coupe 11, par l'intermédiaire de l'élément de support 12, autour d'un axe C de cet outil qui coupe l'axe A précédent pratiquement à angle droit. L'élément de support 12 est fixé de manière amovible à l'extrémité de la tête 13. Par ailleurs, il est souhaitable que l'outil de coupe 11 soit pourvu d'une lame de coupe non seulement à son extrémité, mais aussi sur ses parties latérales en cou- vrant une longueur préfixée, par exemple égale à approximativement 60 mm. Il est permis à la tête 13 de se déplacer en translation dans un sens et dans l'autre suivant la direction de l'axe C au moyen d'un moteur électrique (non repré- senté) ou d'un autre moyen analogue d'entraînement Le mouvement de transla- tion de la tête 13 dans un sens et dans l'autre, le mouvement de rotation du second mandrin de serrage 8, qui est fourni par un moyen d'entraînement (non représenté) disposé dans la poupée 9, et le mouvement de rotation de l'outil de coupe 11, qui est fourni au moyen du moteur (non représenté) disposé dans la tête 13, sont commandés -par un programme au moyen du système de commande (non repré- senté) dans lequel les données d'instruction sont introduites à l'avance. La machine-outil à commande numérique 1 comporte un magasin (non re- présenté) contenant plusieurs autres éléments de support 12 que celui représenté à la figure 1, ces autres éléments de support portant d'autres outils de taille 11 que celui représenté à la figure 1, et un dispositif de remplacement automatique d'outil (non représenté). En conformité avec les instructions fournies par les données introduites à l'avance dans le système de commande (non représenté), le dispositif de rempla- cement automatique d'outil remplace automatiquement l'élément de support 12, fixé à la tête 13, par un nouvel élément de support contenu dans le magasin, sous l'action du susdit système de commande. Etant donné que la machine-outil à commande numérique 1 et le dispositif de maintien 2 sont agencés de la manière décrite ci-dessus, le dispositif de main- tien 2 permet un maintien du matériau 5 sur lui et une indexation continue et auto- matique de ce matériau 5 autour de l'axe A du dispositif de maintien 2, suivant des positions angulaires préfixées conformes aux instructions fournies par les données introduites à l'avance dans le système de commande Le matériau 5, immobilisé dans chaque position angulaire préfixée, peut être taillé suivant des surfaces courbes à trois dimensions de ce matériau qui sont préfixées, suivant une direction pratiquement perpendiculaire à l'axe A et en utilisant l'outil de coupe 11 entraîné en rotation. Ceci signifie que, si la machine-outil à commande numérique 1 et le dispo- sitif de maintien 2 qui servent à mettre en oeuvre le procédé de fabrication de la présente invention sont utilisés pour tailler un matériau de tête de club de golf ou autre pièce analogue en formant des surfaces courbes complexes rendant impos- sible une taille de la surface extérieure entière de ce matériau ou pièce suivant une direction unique, on peut retourner la pièce de façon telle que toute partie de la surface de cette dernière qui doit être taillée peut toujours être taillée par zones et d'une manière successive, ce qui permet d'obtenir finalement la taille de la surface extérieure entière de la pièce. On décrit ci-après un exemple du procédé ci-dessus, conforme à la présente invention, permettant de fabriquer des têtes de club de golf ou des modèles 3 de ces dernières, selon lequel la surface du matériau 5 est divisée en deux zones d'usinage et ces deux zones d'usinage sont soumises successivement à l'opération de taille. En premier lieu, en utilisant une autre opération d'usinage que celle ici dé- crite, on donne au matériau 5 une forme lui conférant un jeu de coupe et on serre ce matériau 5 par ses parties extrêmes de support et de liaison 4, 4 au moyen du premier mandrin de serrage 6 et du second mandrin de serrage 8 du dispositif de maintien On fixe à l'extrémité de la tête 13 l'élément de support 12 dans lequel est monté un type préfixé d'outil de coupe 11 et on positionne cet outil de coupe 11 en un point initial d'usinage qui est déterminé par des données introduites à l'avance dans le système de commande. On introduit ensuite dans le susdit système de commande des données pré- parées par exemple au moyen d'un appareil automatique de programmation, de façon à faire commencer l'opération d'usinage de la machine-outil automatisée. Dans le cas présent, les données sont constituées par des données destinées à la mise en oeuvre de l'opération de taille et préparées par exemple pour la forme de chacune des deux zones en lesquelles la forme de la surface extérieure de la tête de club de golf est divisée. Lorsque l'opération de taille de la machine-outil commence, le second man- drin de serrage 8 est entraîné en rotation et le matériau 5 est immobilisé en une position angulaire préfixée (par exemple 00) dans laquelle l'opération d'indexation de la machine-outil automatisée commence La table 10 et la tête 13 sont ensuite déplacées à une vitesse préfixée d'avance et, ainsi que cela est représenté en trait plein à la figure 2, le matériau 5 est taillé au moyen des lames de coupe fixées à l'extrémité et aux parties latérales de l'outil de coupe 11 entraîné en rotation, ce qui permet de réaliser la forme voulue de la demi- surface supérieure de la tête de club de golf dans le matériau 5. Une fois que l'opération d'usinage de la demi-surface supérieure du maté- riau est terminée, on fait pivoter le matériau 5 autour de l'axe A du dispositif de maintien 2 et il est immobilisé dans une position de ce dispositif dans laquelle le matériau est retourné de 1800, ainsi que cela est représenté par une ligne en trait mixte à la figure 2 Le matériau 5 est ensuite taillé suivant sa demisurface infé- rieure non usinée, au moyen de l'outil de coupe 11 représenté par une ligne en trait mixte à la figure 2, ce qui confère au matériau la forme voulue pour la surface inférieure de la tête de club de golf. Le matériau 5 peut être successivement immobilisé à 1200, 900 et 600 On peut aussi souhaiter que le matériau 5 soit taillé au moyen de l'outil de coupe 11 alors qu'il est entraîné en rotation d'une manière continue autour de l'axe A du dis- positif de maintien. Si la pièce, c'est-à-dire le matériau 5, est en bois, matière plastique, argile ou autre matière analogue, il est souhaitable que l'outil de coupe 11 ait une fré- quence de rotation comprise entre 500 tours par minute et 4 500 tours par minute, une vitesse d'avance (vitesse à laquelle l'outil de coupe avance horizontalement suivant la direction de l'axe A) comprise entre 100 mm/minute et 2 500 mm/minute et une profondeur de coupe comprise entre 0,1 mm et 60 mm. Si la pièce (le matériau 5) est en métal, il est souhaitable que la fréquence de rotation de l'outil de coupe 11 et sa vitesse d'avance soient respectivement comprises entre 300 tours par minute et 400 tours par minute et entre 50 mm/minute et 800 mm/minute La profondeur de coupe de l'outil de coupe 11 est comprise entre 0,1 mm et 60 mm comme dans le cas précédent. La machine-outil à commande numérique est agencée de façon à soumettre le matériau au choix à une opération d'usinage de dégrossissage, une opération d'usinage intermédiaire ou une opération d'usinage de finition et à procéder à un changement automatique de l'outil de coupe 11 en conformité avec les susdites données, au moyen du dispositif automatique de remplacement d'outil, de façon telle qu'un outil de coupe optimal en ce qui concerne son diamètre et son type soit choisi en fonction du genre d'usinage considéré Cette disposition permet d'obtenir une opération efficace d'usinage du matériau 5. Le tableau figurant à la page suivante présente la fréquence de rotation, la vitesse d'avance et la profondeur de coupe de l'outil de coupe 11 qui sont opti- males pour chacune des opérations d'usinage de dégrossissage, d'usinage inter- médiaire et d'usinage de finition en fonction du type des matériaux. Dans la machine-outil à commande numérique 1 et le dispositif de maintien 2, on peut fixer la précision de taille en unités comprises entre 0,01 mm et 0,001 mm. Dans le procédé de fabrication de la présente invention, toutes les opéra- tions de fabrication, parmi lesquelles l'opération d'indexation et l'opération de taille du matériau 5, sont exécutées d'une manière successive et automatique, ce qui permet de fabriquer la tête de club de golf ou le modèle 3 de cette dernière qui est représenté à la figure 1. Tableau Usinage de Usinage Usinage dégrossis intermé de sage diaire finition Fréquence de rotation de Matière l'outil de coupe 2000 4000 4000 (tours/minute) plastique Vitesse d'avance de l'outil de coupe 2000 2000 1200 (mm/minute) Profondeur de coupe de l'outil de coupe 5 4,5 0,5 (mm) Fréquence de rotation de l'outil de coupe 3200 3200 3600 (tours/minute) Vitesse d'avance de l'outil Cuivre de coupe 200 600 520 (mm/minute) Profondeur de coupe de l'outil de coupe 5 4,5 0,5 (mm) L'outil de coupe 11 peut être incliné de façon telle que son axe C puisse faire un angle préfixé O avec l'axe A du dispositif de maintien, ainsi que cela est re- présenté par des lignes en trait mixte à la figure 1 En variante, l'outil de coupe 11 peut être agencé de façon que son angle d'inclinaison, c'est-à-dire l'angle 0, soit variable, ainsi que cela est représenté par la flèche D à la figure 1. Si l'axe C de l'outil de coupe 11 est incliné, il est possible de ménager dans le matériau un trou présentant aussi, si on le désire, une inclinaison à un angle préfixé 0. Ainsi qu'il ressort de la description qui précède, dans le procédé de fabrica- tion de la présente invention, en réglant uniquement le matériau 5 dans la ma- chine-outil à commande numérique, il est possible, en conformité avec des don- nées introduites à l'avance dans le système de commande, de réaliser d'une ma- nière continue et automatique une mise en rotation du matériau 5 autour de l'axe A du dispositif de maintien et une taille de ce matériau suivant une forme préfixée de surface extérieure d'une tête de club de golf, au moyen de l'outil de coupe 11 en- traîné en rotation, la rotation du matériau étant chaque fois interrompue dans des positions angulaires préfixées ou cette rotation du matériau étant effectuée d'une manière continue autour de l'axe A de la machine-outil. Ceci signifie que le procédé de fabrication de la présente invention rend in- utiles un usinage et un alignement des surfaces de référence du matériau 5 avant que ce dernier soit soumis à une opération pratique d'usinage, ce qui réduit consi- dérablement le temps de fabrication et améliore l'efficacité de l'usinage en compa- raison du procédé classique de fabrication des têtes de club de golf ou des mo- dèles de ces dernières. Par ailleurs, dans le procédé de fabrication de la présente invention, on taille le matériau 5 suivant une forme de surface extérieure de tête de club de golf en le retournant ou en modifiant la position de taille de ce matériau 5 alors qu'il est maintenu au moyen du dispositif de maintien 2 de la machine-outil automatisée 1. Cette disposition empêche d'une manière sûre toute défaillance concernant un positionnement précis de la partie à tailler du matériau, ce qui améliore la précision d'usinage dans la fabrication des têtes de club de golf ou des modèles de ces der- nières. Bien que la présente invention ait été décrite d'une manière complète à l'aide d'exemples et en regard des dessins annexés, on doit remarquer que di- verses variantes et modifications apportées à l'objet de la présente invention doi- vent être considérées comme entrant dans le cadre de cette dernière. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication de têtes de club de golf ou de modèles de ces dernières, caractérisé en ce qu'un matériau ( 5) à partir duquel une tête de club de golf ( 3) ou un modèle de cette dernière doit être réalisé est maintenu de façon telle que ce matériau ( 5) puisse faire l'objet d'un pivotement et d'une indexation autour d'un axe unique (A) d'un dispositif de maintien ( 2) et en ce que le matériau ( 5) est taillé suivant la forme superficielle extérieure voulue d'une tête de club de golf ( 3) en utilisant une machine-outil à commande numérique ( 1) qui est équipée d'un outil de coupe ( 11) entraîné en rotation autour d'un axe (C) de ce dernier qui fait un angle préfixé ( 0) avec l'axe (A) du dispositif de maintien. 2 Procédé de fabrication de têtes de club de golf ou de modèles de ces dernières suivant la revendication 1, selon lequel le matériau ( 5) est taillé en étant immobilisé successivement en des positions circonférentielles préfixées. 3 Procédé de fabrication de têtes de club de golf ou de modèles de ces dernières suivant la revendication 1, selon lequel le matériau ( 5) est taillé en étant entraîné en rotation d'une manière continue. 4 Procédé de fabrication de têtes de club de golf ou de modèles de ces dernières suivant la revendication 1, selon lequel le matériau ( 5) est taillé alors que l'outil de coupe ( 11) est agencé de façon telle que son axe (C) coupe l'axe (A) du dispositif de maintien ( 2) à angle droit. 5 Procédé de fabrication de têtes de club de golf ou de modèles de ces dernières suivant la revendication 1, selon lequel le matériau ( 5) est taillé alors que l'outil de coupe ( 11) est agencé de façon telle que son axe (C) soit incliné vis-à-vis de l'axe (A) du dispositif de maintien ( 2). 6 Procédé de fabrication de têtes de club de golf ou de modèles de ces dernières suivant la revendication 1, selon lequel la machine-outil à commande numérique ( 1) est agencée de façon à pouvoir faire varier l'angle préfixé ( 0) de l'outil de coupe ( 11).