Brevet FR2771955A1 — publié le 19990611

-1- La présente invention concerne un procédé de transformation d'un fil ou d'une lame dans une machine de coupe utilisant ledit fil ou lame comme outil de coupe. Un dispositif de transformation, du fil ou de la lame, assure la réalisation d'un outil coupant performant adapté à la coupe d'un matériau du type acier. Traditionnellement, la découpe s'effectue par électroérosion, oxy- coupage, laser, jet d'eau ou encore machines à lame du type scies à ruban ou à fil de coupe sous la forme d'une boucle sans fin, ou fil pour scie à chantourner. De tels systèmes ont notamment pour inconvénients: - concernant l'électroérosion, la nécessité d'un matériau conducteur et l'emploi d'un fil en laiton. - pour le laser d'être limité par les hauteurs de coupe et le jet d'eau d'être limité par l'emploi de certains matériaux, et restent très onéreux. - à propos de l'oxy-coupage, de polluer l'état de surface usiné et de transformer les propriétés mécaniques de cet état de surface dû à la chaleur. - concernant les machines à fil ou à lame, la nécessité d'avoir un type de lame ou de fil en fonction du matériau à usiner pour une coupe efficace. L'opérateur doit effectuer une opération de changement de lames ou de fils suivant le type et la dureté du matériau à découper. De plus, les machines de coupe par fil ou lame emploient des vitesses faibles, 10 à 30 m/min. A cet effet, le procédé, suivant l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Elle concerne surtout les machines de coupe par fil ou lame. L'invention permet d'obtenir un outil coupant performant en fonction du matériau à couper. Pour ce faire, le fil ou la lame doit subir des transformations. L'invention concerne aussi un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de commande de l'invention. La figure I présente les dispositifs du procédé de l'invention. La figure 2 présente à titre d'exemple la transformation géométrique (5). L'invention concerne un procédé de transformation d'un fil ou d'une lame, dans une machine de coupe à fil ou à lame, comprenant plusieurs dispositifs de transformation desdits fils ou lames pour la coupe d'un matériau. Le fil ou la lame est transformé géométriquement (5) et thermiquement et/ou mécaniquement (6) pour former un outil coupant adapté au matériau à découper. Lesdites transformations se renouvellent constamment et sont installées sur la machine de coupe en amont de la zone de coupe. L'outil coupant adapté passe une seule fois devant la pièce, et à tout moment, la coupe est réalisée par un outil tranchant dont la partie coupante est toujours neuve. -2- L'invention concerne un procédé en ce qu'il consiste: a- à débobiner un élément allongé, notamment métallique, d'un dispositif d'alimentation. b- à conformer ledit élément allongé pour modifier sa section géométrique pour obtenir notamment une section rectangulaire. c- à réaliser des zones coupantes, tranchantes, comme des dents, sur ledit élément allongé. d- à guider ledit élément allongé avant l'étape suivante, e- à torsader ledit élément allongé, équipé de dents, suivant son axe longitudinal f- à traiter thermiquement et/ou mécaniquement, ledit élément allongé équipé de dents et torsadé. g- à refroidir ledit élément allongé équipé de dents, torsadé et traité. h- à guider ledit élément allongé entre des buses pour la coupe. i- à embobiner ledit élément allongé. Ainsi, l'un des avantages de cette invention est de pouvoir transformer le fil ou la lame avant la coupe d'un matériau. Les transformations réalisées par le procédé permettent lesdites transformations sur le même site de découpe au lieu de deux postes séparés, sans être dépendant du changement d'outil. Les ensembles de transformation et d'usinage fonctionnent sous l'aspect d'une L'invention concerne un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon des modes de réalisations selon lesquels: j- on débobine un élément allongé d'un dispositif d'alimentation (1) monté sur un axe permettant la rotation d'une bobine qui peut-être équipée d'un frein. k- on transforme la section dudit élément allongé, notamment par calandrage et/ou laminage et/ou par des galets (10) pour obtenir un profilé géométrique. 1- on réalise des dents sur une ou plusieurs faces du profilé obtenu par fraisage (11) et/ou meulage et/ou par déformations à chaud ou à froid, pour obtenir un outil coupant. m- on guide l'outil coupant par des galets (12) pour le présenter à l'étape suivante. n- on réalise une torsade suivant l'axe longitudinal de l'outil coupant par des galets inclinés (13) et pouvant changer leur angle d'inclinaison pour obtenir une torsade plus ou moins importante. -3- o- on traite ledit outil de coupe notamment par un traitement thermique par induction (6) et/ou laser et/ou infra-rouge, ou par un traitement mécanique comme par écrouissage. p- on refroidit l'outil coupant par un fluide de refroidissement (9). q- on guide l'outil coupant entre des buses (3) et (4), réalisées en un matériau dur, qui permettent, audit outil de coupe, des angles de dépouille importants, lesdites buses étant animées de mouvements de translation (UV,XY), et étant indépendantes l'une par rapport à l'autre, de plus, la buse (3) est animée d'un mouvement vertical Z. r- on embobine l'outil coupant sur un dispositif de réception (2) entraîné par un moteur (7) équipé d'un variateur. Selon un exemple de réalisation, le traitement thermique par induction permet de durcir la couche externe du fil ou de la lame sans déformation ni oxydation. Ce dispositif comporte un inducteur dans lequel circulent des courants à hautes fréquences pour effectuer une trempe superficielle. La zone de découpe se situe entre les deux buses de guidage, sachant que la première buse (3), montée sur les deux axes U et V, est animée d'un mouvement de translation verticale Z. Ces deux buses ont une forme telle, qu'elles autorisent, au fil ou à la lame, des angles de dépouille importants lors des mouvements des buses. Lesdites buses seront réalisées en un matériau dur, comme la céramique à exemple non limitatif. Le dispositif de réception (2) et le moteur (7) équipé d'un variateur sont animés des mêmes mouvements que la buse (4). Ces ensembles mobiles par rapport à la machine pernnettent au fil ou à la lame d'être guidé puis enroulé sur la bobine (2) sans imposer au fil ou à la lame de nouveaux angles de dépouille. Le moteur (7) qui entraîne le dispositif de réception assure la vitesse, de coupe ou de défilement, du fil ou de la lame. Des moyens d'asservissement gèrent la vitesse de coupe de l'outil coupant et les transformations géométrique (5) et thermique et/ou mécanique (6).Une relation permet de liée la vitesse de coupe, le traitement à réaliser ainsi que le nombre de dents et le type de section à retenir. Des moyens de fixation, du type bridage, permettent le maintient de la pièce au moment de la coupe. Lesdits moyens de fixation sont animés de mouvements de rotation. Selon un exemple de réalisation, la pièce à découper est bridée mécaniquement sur un support monté sur un dispositif, perpendicu- laire à l'outil à l'état repos, animé de mouvements de rotation M,N. Lesdits mouvements de rotation M,N sont perpendiculaires l'un par rapport à l'autre. -4- Ainsi, la pièce peut être orientée de façon à obtenir une forme avec des angles de dépouille très importants. Selon un exemple de réalisation, l'invention présentée sur une machine de coupe à fil ou à lame autorise l'achat d'une bobine bon marché o le fil ou la lame se voit valorisé, transformé par différents dispositifs pour devenir un outil coupant très performant puis jetable. Selon un exemple de réalisation, non limitatif, un fil de section ronde, dont le diamètre peut être compris entre 0.2 et 0.7 mm, provenant de la bobine (1), subit une première transformation par des galets (10). La transformation permet d'obtenir une section rectangulaire du fil. Pour la suite des événements, nous considérerons une lame au lieu du fil de part la transformation précédente. Ensuite la lame reçoit des dents de découpe, par fraisage. Des fraises (11) usinent lesdites dents sur la largeur de la section rectangulaire de la lame, perpendiculairement à ladite lame. Cette dernière passe par des galets de guidage (12) avant d'être torsadée sur son axe longitudinal. La torsade s'effectue par des galets (13) inclinés en fonction de la torsade souhaitée. Ceci concerne la phase de transformation géométrique (5). Ensuite, la lame munie des dents de coupe et torsadée subit un traitement thermique (6) par induction puis est refroidi par un fluide de refroidissement pour devenir un outil tranchant performant avant la découpe. Cet outil présente de très bonnes caractéristiques pour la coupe: - rapide, l'outil peut défiler jusqu'à au moins 500 m/min. - tranchant de part la multitude de dents et la torsade suivant son axe longitudinal. - résistant, l'outil présente une très bonne dureté en fonction du traitement. Ensuite, l'outil termine sa course vers le dispositif de réception (2) entraîné par le moteur (7), équipé d'un variateur. Ainsi cet outil coupant performant, quelle que soit sa configuration, passe une seule fois devant la pièce à couper car l'alimentation du fil ou de la lame est en continue. L'outil coupant performant en contact avec la pièce, dans la zone de découpe, se trouve renouvelé sans cesse pour offrir une coupe durable et efficace. La coupe est réalisée par un outil tranchant dont la partie coupante est toujours neuve. De plus, commne le renouvellement du fil ou de la lame est perpétuel et situé en amont de la zone de coupe, les dispositifs de transformations ne pourront être encrassés par des copeaux pendant la découpe. Différentes proportions de machines sont possibles, elles dépendent de la hauteur de la pièce à découper et/ou du type d'alimentation (1) du fil ou de la -5- lame. Le dispositif d'alimentation (1) comprenant une bobine de fil ou de lame peut-être remplacé par un ensemble qui crée un fil en continu à partir d'une matière première. Ainsi, ladite matière première pourra circuler à travers une pluralité de filières pour obtenir un fil d'une section demandée, qui pourra subir ou non différentes opérations de chauffage comme la trempe, le revenu et le recuit, suivi d'un refroidissement, qui ont pour but de donner au fil les propriétés les plus appropriées pour son emploi. La machine de coupe à fil ou à lame pourra émettre des hypothèses de transformations desdits fils ou lamines, avant la découpe, en fonction de la dureté du matériau à couper pour optimiser les différentes opérations. Lesdites transformations pourront être interchangeables, modulables en fonction des transformations demandées. Les différentes possibilités seront assurées par des moyens de changement pouvant être motorisés et raccordés à l'unité d'exploitation. Selon un exemple de réalisation, non limitatif, les galets (10) pourront être changés par un ensemble de nouveaux galets pour obtenir une section autre que rectangulaire. La fonction de transformation de la section sera toujours réalisée mais ladite section pourra être modifiée. Ainsi, après l'opération de transformation géométrique (5), le fil ou la lame pourra être de multiples sections anguleuses. La machine équipée notamment d'un pupitre de commande et d'un écran permettront la programmation et le dialogue entre l'opérateur et l'automate ou l'unité d'exploitation de la machine. En temps voulu, l'opérateur pourra connaître différents paramètres comme la vitesse de coupe, le type de transformation géométrique, la température appliquée au fil ou à la lame pendant le traitement ainsi que d'autres informations comme les puissances consommées. -6- Revendications: 1 - Procédé de transformation d'un fil ou d'une lame, dans une machine de coupe à fil ou à lame, du type comprenant plusieurs dispositifs de transformation desdits fils ou lames pour la coupe d'un matériau, caractérisé en ce que le fil ou la lame soit transformé géométriquement (5) et thermiquement et/ou mécaniquement (6) pour former un outil coupant adapté au matériau à découper, caractérisé en ce que lesdites transformations se renouvellent constamment et sont installées sur la machine de coupe en amont de la zone de coupe, caractérisé en ce que l'outil coupant adapté passe une seule fois devant la pièce, et à tout moment, la coupe est réalisée par un outil tranchant dont la partie coupante est toujours neuve. 2 - Procédé de transformation d'un fil ou d'une lame, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste: a- à débobiner un élément allongé, notamment métallique, d'un dispositif d'alimentation. bà conformer ledit élément allongé pour modifier sa section géométrique pour obtenir notamment une section rectangulaire. c- à réaliser des zones coupantes, tranchantes, comme des dents, sur ledit élément allongé. d- à guider ledit élément allongé avant l'étape suivante, e- à torsader ledit élément allongé, équipé de dents, suivant son axe longitudinal. f- à traiter thermiquement et/ou mécaniquement, ledit élément allongé équipé de dents et torsadé. g- à refroidir ledit élément allongé équipé de dents, torsadé et traité. h- à guider ledit élément allongé entre des buses pour la coupe. i- à embobiner ledit élément allongé. 3 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend: j- des moyens de débobinage de l'élément allongé d'un dispositif d'alimentation (1) monté sur un axe permettant la rotation d'une bobine qui peut-être équipée d'un frein. k- des moyens de transformation de la section dudit élément allongé, notamment par calandrage et/ou laminage et/ou par des galets (1 0) pour obtenir un profilé géométrique. -7- 1- des moyens de réalisation de dents sur une ou plusieurs faces du profilé obtenu par fraisage (11) et/ou meulage et/ou par déformations à chaud ou à froid, pour obtenir un outil coupant. m- des moyens de guidage de l'outil coupant par des galets (12) pour le présenter à l'étape suivante. n- des moyens de réalisation d'une torsade suivant l'axe longitudinal de l'outil coupant par des galets inclinés (13) et pouvant changer leur angle d'inclinaison pour obtenir une torsade plus ou moins importante. o- des moyens de traitement dudit outil de coupe notamment par un traitement thermique par induction (6) et/ou laser et/ou infra-rouge, ou par traitement mécanique comme par écrouissage. p- des moyens de refroidissement de l'outil coupant par un fluide de refroidissement (9). q- des moyens de guidage de l'outil coupant entre des buses (3) et (4), réalisées en un matériau dur, qui permettent, audit outil de coupe, des angles de dépouille importants, lesdites buses étant animées de mouvements de translation (UV,XY), et étant indépendantes l'une par rapport à l'autre, de plus, la buse (3) étant animée d'un mouvement vertical Z. rdes moyens d'embobinage de l'outil coupant sur un dispositif de réception (2) entraîne par un moteur (7) équipé d'un variateur. 4 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de réception (2) et le moteur (7), équipé d'un variateur, sont animés des mêmes mouvements que la buse (4) par rapport à la machine. - Dispositif selon les revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'asservissement notamment pour la vitesse de coupe de l'outil coupant et les transformations géométrique (5) et thermique et/ou mécanique (6). 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de fixation, du type bridage, pour maintenir la pièce au moment de la coupe, caractérisé en ce que les moyens de fixations sont animés de mouvements de rotation M,N. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'outil coupant peut défiler jusqu'à au moins 500 m/min. -8- 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation (1), assuré par une bobine, peut- être remplacé par une unité de fabrication, assurant l'alimentation en continu d'un fil à partir d'une matière première. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un des moyens j à r peut être interchangeable avant toutes opérations de découpe, avec un autre moyen de même fonction pour modifier ou non un des paramètres de la découpe. - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une unité d'exploitation assure l'interchangeabilité des moyens j à r.