Brevet FR2728500A1 — publié le 19960628

La présente invention concerne un nouveau procédé d'usinage par tournage de pierres. L'utilisation de tours pour l'usinage de pierres est connue de longue date mais nécessite pour la réalisation de pièces présentant des parties de diamètres différents soit un grand nombre de passes de travail, soit de réaliser des saignées successives, de briser les parties séparant les saignées successives et de procéder à un usinage complémentaire pour obtenir un fini correct. I1 a été envisagé d'effectuer des travaux à la meule mais cela n'est possible que pour la réalisation de pieces ne présentant pas de relief marqué. L'invention rend possible un usinage, en une seule passe, de pièces présentant des différences de diametre tres importantes et des motifs resserrés par exemple des collets étroits, des epaulements et autres protubérances rendant impossible le passage d'une meule. En outre, l'invention rend possible le travail de pierres tendres ou de pierres dures. Conformément à l'invention, le procédé d'usinage de pierres pour la réalisation de pieces de révolution du genre colonnes, balustres et analogues est caractérisé en ce qu'on met en oeuvre un disque mince entrainé en rotation comportant des parties d'usinage formées à la périphérie et selon des segments s'étendant sur une partie de la surface du disque jusqu'au voisinage de moyens de renfort empechant la flexion du disque lorsque ledit disque est déplacé tant dans sa direction radiale que dans la direction perpendiculaire à son plan. L'invention s'étend à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Conformément à cette seconde disposition de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'on prévoit un chariot déplaçable suivant l'axe des x et un chariot déplaçable suivant l'axe des y dont les mouvements sont pilotés par un organe suiveur d'un modèle, le chariot déplaçable suivant l'axe des y portant un moteur d'entrainement d'un disque muni, à sa périphérie, d'organes d'usinage et sur au moins une face d'autres organes d'usinage s'éten- dant entre les organes d'usinage périphériques et des moyens de raidissement du disque. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une vue d'extrémité d'une pierre sensibleient parallélepipédique devant etre mise en forme. La fig. 2 est une élévation latérale schématique de la pierre de la fig. I illustrant la technique connue pour la mise en forme. La fig. 3 est une élévation schématique du dispositif de tournage de l'invention. La fig. 4 est un plan partiel de l'outil de tournage que comporte le dispositif de la fig. 3. La fig. 5 est un plan partiel d'une variante de réalisation de l'outil de la fig. 4. Les fig. 1 et 2 montrent en 1 un bloc de pierre de forme générale parallélépipédique dans lequel doit etre taillé un élément en forme de colonne, par exemple un balustre 2. Pour ce faire, la pierre 1 est maintenue entre les poupées 3 et 4 d'un tour et une scie 5, par exemple une scie à lame rotative ou une meule, est utilisée pour former des saignées successives 6, de différentes profondeurs, peu espacees les unes des autres afin que les couronnes de pierre 7 qui demeurent puissent être ensuite facilement brisées jusqu'à la base des saignées 6. La piece obtenue, par exemple un balustre, est ensuite rectifiée et polie. Suivant le procédé de l'invention, on évite de réaliser les passes successives de travail nécessaires à l'exécution des saignées 6 puis à la séparation des couronnes de pierre 7 et enfin au polissage. Pour cela, on procede comme illustré à la fig. 3. Le bloc de pierre 1 est, comme précédemment, monté entre les poupées 3 et 4 d'un tour 8 qui est muni d'un bàti 9 sur lequel est monté un chariot 10 déplaçable par un moteur 11 suivant les fleches 12. Le chariot 10 supporte un second chariot 13 déplaçable suivant les fleches 14, c'est-a-dire que les deux chariots permettent des déplacements suivant des coordonnées x-y. Le déplacement des chariots 10, 13 est piloté par un organe suiveur 15 d'un modele 16 devant etre reproduit. Tant l'organe suiveur 15 que le modèle 16 peuvent etre constitués de nombreuses manières connues dans la technique. La représentation faite n'est que schématique puisque ces organes sont bien connus des spécialistes. Le second chariot 13 porte un moteur 17 d'entrainement d'une lame circulaire d'usinage ou disque 18 qui est calé sur l'arbre 17 du moteur 17 tout en étant maintenu par un plateau de serrage 19 de grand diamètre réalisé de façon à présenter une grande rigidité. Des croisillons ou d'autres moyens de raidissement peuvent etre utilisés. Le disque d'usinage 18 est réalisé en tôle d'acier mince par exemple comprise entre 2 et 3 mm, l'épaisseur dépendant du diametre mais étant toujours de preference inférieure à 5 mm. A titre d'exemple, il est avantageux d'utiliser une tôle de 3,2 mm pour un diametre du disque formant la lame de 400 mm. Dans la réalisation suivant la fig. 4, la lame présente, sur son bord extérieur, des encoches 20 délimitant des dents 20 dont le dessus présente une depouille formant un angle ss d'environ 15' avec la tangente au disque. Le bord posterieur des encoches est muni de pastilles 21 réalisées avantageusement en carbure de tungstene, lesdites pastilles 21 faisant saillie de part et d'autre du plan du disque. Par exemple, pour un disque d'épaisseur de 3,2 mm, les pastilles présentent une largeur de 4,4 mm. En outre, comme le montre le dessin, le plan des pastilles est incliné par rapport au rayon du disque d'un angle d de l'ordre de 10', cet angle étant positif dans le sens de rotation illustré par la fleche fl. Le disque présente, en outre, au moins deux séries de lumières 22, 23 décalées radialement et dont la partie arrière forme des évidements semi-circulaires 24 délimitant entre eux une portée 25 pour une pastille d'usinage 26 portée par le disque et faisant saillie de part et d'autre des faces de celui-ci de la meme mesure que les pastilles 21 decrites ci-dessus. Les pastilles d'usinage 26 sont elles-mêmes réalisées en carbure de tungstène. Le dessin montre que l'inclinaison des pastilles 26 par rapport aux rayons du disque est égale à l'angle par exemple environ 10', cet angle s'étant avéré approprié en particulier pour l'usinage de pierres tendres. I1 est avantageux que l'espace separant deux lumieres consécutives 22, 23 soit choisi pour qu'il existe toujours au moins deux pastilles d'usinage 26 en cours de travail lors de l'usinage de la piece 2. Le diametre du plateau de serrage 19 est choisi pour affleurer celle des lumières formées le plus à l'intérieur du disque 18 afin de faire en sorte que ce disque ne subisse pas de flexion pendant l'usinage qu'il execute lorsque le second chariot 14 est déplacé suivant la flèche f2 de la fig. 3. On voit, en effet, que les efforts de flexion qui sont appliqués au disque sont supportés pour l'essentiel par le plateau de serrage 19. Etant donné la minceur du disque et la faible largeur des pastilles d'usinage 21, 26, lesdites pastilles travaillent à la manière de fraises et peuvent executer des usinages à la fois précis et de très faible largeur comme cela est le cas de collets 27 que doivent présenter les pièces, collets qui sont illustrés à la fois sur le modèle 16 et la partie en cours d'usinage. Lors de l'usinage de pierres tendres, le disque fraiseur décrit dans ce qui précède est entraîné à vitesse relative ment lente, par exemple de l'ordre de 200 t/mn pour un disque de diamètre de 400 mm. L'usinage est exécute en meme temps qu'un arrosage abondant à l'eau est effectué, les copeaux étant ainsi entralnés par l'eau assurant simultanément le refroidissement des pastilles 21 et 26. La forme particulière donnée aux lumières 22, 23 facilite egalement l'évacuation des copeaux et l'arrosage fait qu'un écoulement se produit dans les évidements 24 en empêchant toute propagation de chaleur dans la masse du disque et, par conséquent, en éliminant les risques de déformation de celui-ci par dilatations differentielles. Lorsque le procédé et le dispositif d'usinage decrits dans ce qui précede doivent etre mis en oeuvre pour le travail de pierres dures, il est avantageux d'utiliser un disque 18 diamanté, c'est-à-dire qu'il comporte un revêtement diamanté sur des segments périphériques 27 séparés par des encoches 28. De façon analogue à ce qui est décrit en référence à la fig.4, les flancs du disque 18 sont munis de pastilles diamantées 29, 30 disposées comme décrit précédemment mais sans présenter d'inclinaison par rapport aux rayons du disque, les pastilles 29, 30 s'étendant donc radialement suivant deux couronnes décalées radialement. Pour les memes motifs que ceux exposés dans ce qui precede, le plateau de serrage 19 est choisi extrêmement rigide et s'étend jusqu'au voisinage des pastilles diamantées 30 disposées entre les évidements semi-circulaires 24 des lumières 22, 23. Pour l'usinage de pierres dures, la vitesse de rotation du disque est evidemment adaptée à la nature diamantée qu'il présente. Elle est, par exemple, de l'ordre de 1500 t/mn pour un diamètre de 400 mm du disque. Tant le disque illustré à la fig. 4 que le disque illustré à la fig. 5 permettent la réalisation de l'usinage de la pièce 2 en une seule passe de travail. Le disque travaillant toujours sur la même face, celle opposée au plateau 19, il en résulte une usure localisée aux parties de pastille 21, 24 saillant de cette face. Lorsque l'usure atteint un seuil necessitant un changement d'outil, le disque 18 est maintenu dans la même position mais le plateau 19 est disposé sur l'autre face du disque pour permettre le deplacement du chariot 13 dans le sens opposé à celui de la fleche f2. Le disque est évidemment maintenu par une rondelle et un ecrou ou autre moyen approprié. La rotation dans le meme sens du disque permet que l'eau d'arrosage soit toujours projetée dans la même direction pour etre récupérée en même temps que les copeaux. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation, représentes et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, les pastilles d'usinage peuvent, le cas échéant, etre disposées pour ne faire saillie que sur une face du disque. De meme, lorsque les moyens de renfort pour le raidissement du disque sont constitués par des croisillons, ils peuvent s'étendre jusqu'au voisinage de la périphérie du disque en passant entre les encoches 22, 23. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'usinage de pierres pour la réalisation de pièces de révolution du genre colonnes, balustres et analogues, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre un disque mince entraîné en rotation comportant des parties d'usinage formées à la périphérie et selon des segments s'étendant sur une partie de la surface du disque jusqu'au voisinage de moyens de renfort empêchant la flexion du disque lorsque ledit disque est déplacé tant dans sa direction radiale que dans la direction perpendiculaire à son plan. 2 - Procéde suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on procede à l'usinage en une seule passe de travail en pilotant le disque en rotation à partir d'un modèle en déplaçant le disque entraîné selon les coordonnées x-y du modele à reproduire. 3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on procède à un arrosage permanent du disque en cours d'usinage. 4 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on prévoit un chariot déplaçable (10) suivant l'axe des x et un chariot déplaçable (13) suivant l'axe des y dont les mouvements sont pilotés par un organe suiveur (15) d'un modèle (16), le chariot déplaçable suivant l'axe des y portant un moteur d'entrainement (17) d'un disque (18) muni à sa périphérie d'organes d'usinage (21, 27) et sur au moins une face d'autres organes d'usinage (26. 30) s'étendant entre les organes d'usinage périphériques et des moyens de raidissement du disque. 5 - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'usinage du disque sont constitues par des pastilles (21, 26) en carbure de tungstène disposées respectivement contre la face arrière d'encoches (20) formées à la périphérie du disque et contre une portée (25) délimitée sur un côté d'encoches (22, 23) que présente le disque. 6 - Dispositif suivant l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les pastilles d'usinage (21, 26) forment un angle i par rapport aux rayons du disque, l'angle étant de l'ordre de 10'. 7 - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les organes d'usinage sont constitués par des segments périphériques (27) et des pastilles diamantées (29, 30). 8 - Dispositif suivant l'une des revendications 4 à 7, caractersé en ce que les pastilles d'usinage (26, 29) sont disposées sur un côté de lumières (22, 23) s'étendant à des rayons différents selon deux couronnes entre le bord periphe- rique du disque et les moyens de raidissement de celui-ci. 9 - Dispositif suivant l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les pastilles d'usinage font saillie d'une même mesure sur chacun des deux côtés du disque. 10 - Dispositif suivant l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que les moyens de raidissement du disque sont constitués par un plateau de serrage rigide du disque dont le diamètre est choisi pour s'étendre jusqu'au voisinage des lumières (23) d'une couronne, ledit plateau serrant le disque sur sa face opposée à celle assurant le travail d'usinage. 11 - Dispositif suivant l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que le disque et ses organes d'usinage présentent une epaisseur inferieure à 5 mm.