Brevet FR3025126A1 — publié le 20160304

Lame de scie circulaire DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte à un dispositif de sciage d'un matériau du type bois, métaux, plastique, etc. Ce dispositif de sciage comprend au moins une lame de scie circulaire. Cette lame a la particularité d'être très peu bruyante au regard des lames classiques utilisées dans les scies circulaires. En effet, qu'il s'agisse de machine stationnaire (scie à table ou scie à onglet) ou de machine portative, une lame traditionnelle émet un bruit assourdissant à partir du moment où elle est mise en rotation, que ce soit au repos, à vide ou pendant la coupe. Ce bruit, de l'ordre de 90 à 100dB, est relativement gênant pour la personne qui travaille avec la machine, ainsi que pour les personnes se situant à proximité de la machine. Devant l'apparition de nouvelles régulations, la réduction de bruit devient une priorité pour les fabricants d'outils. Le bruit est principalement causé par l'air circulant dans les espaces creux se situant en amont de chaque dent au niveau du pourtour denté de la lame. L'air qui s'engouffre entre les dents pendant que la lame tourne provoque un sifflement désagréable. Dans certaines conditions encore plus défavorables, le corps de la lame peut également entrer en résonance et devenir une source de bruit. ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION Afin de réduire ce bruit en provenance de la lame, il est connu de réaliser des rainures dans la lame ; on parle d'ornements laser. Ces rainures sont réparties sur l'ensemble du corps de lame et sont localisées à des endroits spécifiques pour réduire localement l'amplitude des vibrations de la lame. Elles peuvent être remplies avec un matériau visco-élastique servant d'amortisseur. Leur rôle consiste à limiter la vibration lorsque la lame est en mouvement, et le bruit est par conséquent légèrement réduit. 3025126 2 Une autre solution, souvent combinée à la première solution, consiste à supprimer les espaces creux se situant en amont de chaque dent, afin que le pourtour de la lame soit le plus linéaire possible entre les dents. Cette solution est très efficace, et permet de réduire drastiquement le bruit, afin 5 d'atteindre un niveau sonore inférieur à 75dB. L'inconvénient qui se pose est que les copeaux formés lors du sciage n'ont plus d'espace pour être évacués autour des dents, ce qui conduit à un risque de blocage de la machine avec un échauffement anormal, et à un détachement des dents. Pour parer à ces inconvénients, l'opérateur est obligé de réduire la vitesse d'avance de la 10 lame afin de ne pas générer des copeaux trop volumineux. Par conséquent, certaines découpes ne peuvent plus être réalisées. RÉSUMÉ DE L'INVENTION L'objectif de la présente invention est de concevoir une lame de scie 15 circulaire dont le bruit émis est minime, soit inférieur à 70dB, et qui puisse fonctionner dans une machine à plein régime, avec une évacuation optimale des copeaux. Cette lame a pour but d'améliorer le confort d'utilisation de la machine. Le dispositif de sciage d'un matériau selon l'invention comprend, de 20 façon classique : - un corps de lame ayant la forme d'un disque ; - une pluralité de dents insérées dans le pourtour du corps de lame de manière à être distribuées sur la circonférence du disque, chaque dent générant un copeau provenant du matériau usiné. 25 Une découpe pour le dégagement de copeau est prévue dans le pourtour du corps de lame au niveau de chaque dent, intégrant un siège auquel la dent est fixée, brasée. Ce dispositif se caractérise à titre principal en ce que ladite découpe définit un volume de dégagement de copeau qui est inférieur au volume 30 apparent du copeau généré par une dent. 3025126 3 Alors que les dernières avancées technologiques mentionnées ci-dessus préconisaient de supprimer la découpe pour le dégagement de copeaux afin de réduire le bruit, la présente invention en prend le contrepied et impose une découpe pour le dégagement de copeaux, mais avec une géométrie 5 bien spécifique comparée aux lames classiques. Jusqu'à présent, dans une lame classique, il a été considéré que la découpe doit définir un volume de dégagement de copeau qui est supérieur au volume apparent du copeau généré par une dent. Cette théorie, qui consiste à prévoir suffisamment d'espace pour le copeau, notamment 10 lorsque ce dernier s'entortille en forme de virgule puis de tire-bouchon et devient volumineux, n'a jamais été remise en question. L'idée principale de cette invention consiste à aller à l'encontre de ce préjugé technique, en inversant la situation. En effet, il s'avère que le copeau, au fur et à mesure de sa création, peut parfaitement être évacué par 15 un espace inférieur à son volume apparent, sans créer de blocage dans la machine. En pratique, le volume de dégagement de copeau est égal à la surface de dégagement de copeau délimitée par la découpe, multipliée par la largeur de coupe de la lame. La distance entre les deux extrémités de la découpe, 20 c'est-à-dire l'ouverture de la découpe, doit être suffisante pour qu'une machine à braser puisse accéder à cette zone et venir fixer la dent sur le siège. La largeur de coupe de la lame correspond à la largeur de la dent. Le volume apparent du copeau est égal au volume réel du copeau généré par une dent multiplié par un coefficient de foisonnement R qui 25 dépend du matériau usiné. Concrètement, le volume apparent du copeau correspond à l'enveloppe externe du copeau entortillé, incluant par conséquent des zones creuses, tandis que le volume du copeau correspond précisément au volume de la matière composant le copeau. Le coefficient de foisonnement permet en fait de passer du volume Vs du copeau au volume 30 apparent V du copeau, V étant égal à Vs multiplié par le coefficient de foisonnement : V = Vs x R. 3025126 4 Dans l'art antérieur, ce coefficient de foisonnement R a toujours été considéré comme devant être de l'ordre de 3 à 7, selon le matériau usiné. Il s'agit d'un paramètre historique, dont la pertinence n'a jamais été remise en cause dans le cas des scies circulaires. La présente invention prend le 5 contrepied de ce préjugé technique historique, en posant qu'il est en réalité compris entre 2 et 4. L'un des avantages de cette invention est qu'il est à présent possible de fabriquer une lame qui soit performante quel que soit le nombre Z de dents. Jusqu'ici, la géométrie de la découpe pour le dégagement de copeau était 10 dictée par le nombre de dents, et donc par la distance entre deux dents adjacentes. La lame selon l'invention ne tient pas compte du nombre Z de dents, car la géométrie de la découpe pour le dégagement de copeau est basée sur le volume apparent V des copeaux, prenant en compte la nouvelle estimation du coefficient de foisonnement R. 15 Plus précisément, dans la conception d'une lame de scie circulaire, la détermination des découpes commence comme on l'a vu par un calcul permettant d'aboutir au volume apparent V des copeaux, calcul qui nécessite les paramètres de départ objets du tableau ci-après. Paramètre d'entrée Symbole Grandeur Lame : diamètre extérieur D mm Lame : largeur de coupe ab mm Machine : vitesse de rotation N Tr/min Machine : vitesse d'avance vf m/min Machine : hauteur de coupe ae mm Machine : dépassement lame / matière u mm Copeau : coefficient de foisonnement R - 20 Pour obtenir les valeurs des grandeurs permettant de calculer le volume réel d'un copeau, à savoir classiquement la longueur, la largeur et l'épaisseur moyennes, des calculs préliminaires sont nécessaires, dont le 3025126 5 calcul de la vitesse d'avance à la dent (fz), qui correspond à la distance linéaire parcourue par une dent pendant une rotation : f Zv* N Puis, le calcul de l'angle en prise (De), qui correspond à l'angle formé par 5 les dents qui sont en prise dans la matière à couper : (1), = arccos( D - 2* ae - 2 * u) arccos D - 2*- D D ) On peut ensuite faire le calcul de l'épaisseur moyenne du copeau (hm) formé par une dent et qui a une forme réelle de virgule : 10 hm=rz,-*(1174+-\1u+ae) Puis le calcul de la longueur moyenne du copeau (lb) formé par une dent et qui dépend du nombre de dents en prise : lb -z*D*(I), 360 15 Et enfin le calcul du volume du copeau (Vs) généré par une dent : Vs = hm* lb* ab Le volume apparent du copeau (V) généré par une dent est finalement, 20 comme déjà indiqué : V =Vs*R A partir de là, il est possible de définir la géométrie de la découpe de dégagement de copeau, en partant de la caractéristique principale qui fonde 25 l'invention, à savoir que le volume du dégagement de copeau (VDGc) doit être inférieur au volume apparent du copeau (V) : VDGC s V Or, le volume du dégagement de copeau (VDGC) est obtenu en multipliant la surface de dégagement de copeau (SDGc) par la largeur de coupe (ab) : VDGC = SDGC * ah 3025126 6 Il suffit par conséquent de choisir une surface de dégagement de copeau (SDGC) qui soit inférieure au volume apparent du copeau (V) divisé par la largeur de coupe (ab) : V SDGC ab 5 Cette surface de dégagement de copeau est largement réduite par rapport à l'art antérieur. La forme de la découpe de dégagement de copeau est en pratique choisie de manière à fournir un espace suffisant devant le siège pour pouvoir aisément fixer la dent et l'affûter si besoin, tout en permettant, en utilisation, de guider les copeaux générés. Cette forme de la 10 découpe de dégagement de copeau s'adapte donc en fonction de la taille de la dent et des angles de coupe choisis. Selon l'invention, la découpe est délimitée de part et d'autre par deux portions de droite d'allure parallèle et reliées entre elles par une portion arrondie et une première partie linéaire du siège, l'une des portions de droite 15 constituant une deuxième partie linéaire du siège, les deux parties du siège étant perpendiculaires l'une à l'autre. Selon une configuration possible, le pourtour de la lame compris entre deux découpes adjacentes consiste en un secteur arrondi concentrique au cercle défini initialement par le disque du corps de lame et se rapprochant de 20 sa périphérie. Le profil du corps de lame est dans ce cas optimisé de façon à ce que l'enlèvement de matière par rapport au disque initial soit minime. Le fait que le pourtour de la lame se rapproche du cercle parfait permet d'atténuer le bruit de manière considérable, puisqu'il n'existe quasiment plus d'espace creux où l'air peut s'engouffrer. 25 Cependant, dans cette configuration, un petit espace creux a tout de même été rajouté à proximité de chaque dent. Plus précisément, un creux est pratiqué dans ledit dos arrondi de la lame en aval de chaque dent et juxtaposé au siège correspondant. Ce creux a pour fonction d'éviter toute surchauffe de la lame dans la zone de coupe, qui pourrait endommager la 30 lame. 3025126 7 Selon une autre configuration possible, le pourtour de la lame compris entre deux découpes adjacentes consiste en un secteur rectiligne. Le profil du corps de lame est cependant optimisé de façon à ce que l'enlèvement de matière par rapport au disque initial soit minime. La réduction de bruit est 5 plus faible que dans la configuration précédente mais la remise en état de l'outil est facilitée. De façon avantageuse, dans le cadre de ce qu'il est convenu d'appeler les systèmes extensibles, afin d'augmenter la largeur de coupe, le dispositif de sciage selon l'invention peut comporter deux lames identiques 10 positionnées côte à côte selon leur axe central de rotation, chaque lame étant dotée d'une pluralité d'encoches pratiquées chacune dans son pourtour entre deux découpes adjacentes, lesdites lames étant décalées d'un pas angulaire de manière à ce que chaque dent d'une lame se retrouve en vis-à-vis d'une encoche de l'autre lame. Cela signifie que, entre deux dents 15 adjacentes d'une première lame, se trouvent à la fois une encoche à travers laquelle apparaît une dent de la deuxième lame, et une découpe de dégagement de copeau. Dans l'art antérieur, l'ouverture de la découpe de dégagement de copeau était si étendue que la dent de la deuxième lame y apparaissait, sans qu'il soit nécessaire de rajouter une encoche. Cependant, 20 cette grande découpe engendrait un bruit important. Le fait de remplacer cette grande découpe par une petite découpe plus une encoche permet une réduction sonore importante lors du fonctionnement du dispositif de sciage. Le champ d'application de la présente invention va devenir plus apparent à partir de la description détaillée ci-après. La description détaillée et les 25 exemples qui suivent, indiquant des modes de réalisation préférés de l'invention, ne sont fournis qu'à titre d'illustration, des changements et des modifications dans l'esprit et le périmètre de l'invention pouvant devenir apparents à l'homme du métier à partir de cette description détaillée. 30 3025126 8 BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence aux figures annexées, pour lesquelles : La figure 1 est une vue schématique d'une lame de scie découpant 5 une planche de bois ; La figure 2 montre un copeau généré par une dent ; La figure 3a est une vue de face d'une dent d'un dispositif de sciage ayant une lame unique ; La figure 3b est une vue de face de deux dents d'un système 10 extensible à deux lames ; La figure 4 est une vue agrandie d'une portion du pourtour d'une lame de scie selon l'art antérieur ; La figure 5 montre une portion du pourtour d'une lame de scie selon une première configuration possible de l'invention comportant un 15 secteur périphérique linéaire entre deux découpes ; Les figures 6 et 7 illustrent une lame de scie selon une seconde configuration possible de l'invention à secteurs séparant deux découpes arrondies ; Les figures 8 et 9 représentent une lame de scie utilisée dans un 20 système extensible ; La figure 10 est une vue en perspective montrant le système extensible composé de deux lames selon les figures 8 et 9 ; Les figures 11 et 12 montrent une vue de face générale et agrandie du système extensible de la figure 10. 25 DESCRIPTION DES FORMES DE RÉALISATION PRISES EN EXEMPLE En référence à la figure 1, est représentée une lame de scie en train de découper une planche de bois. La lame comprend un corps de lame (1) et 30 une pluralité de dents (2). Différents paramètres sont annotés sur la lame et la planche, en particulier : 3025126 9 D : le diamètre de la lame N : la vitesse de rotation de la lame vf : la vitesse d'avance de la lame ae : la hauteur de coupe de la lame, correspondant ici à l'épaisseur de 5 la planche u : le dépassement de la lame par rapport à la planche fz : la vitesse d'avance à la dent De : l'angle en prise 10 Lors de la découpe de la planche, des copeaux sont évidemment générés. Ces copeaux ont une allure de virgule dans un premier temps, comme illustré en figure 2, avant de vriller pour former un copeau hélicoïdal. Le volume du copeau en forme de virgule correspond à sa longueur (lb) multiplié par sa largeur (ab) multiplié par son épaisseur (hm). La vitesse 15 d'avance à la dent (fz) est également représentée afin de pouvoir s'imaginer le volume qu'aurait le copeau s'il était représenté par un parallélépipède au lieu d'une virgule. La largeur (ab) du copeau correspond à la largeur de coupe (ab) du dispositif de sciage. Si le dispositif ne comporte qu'une seule lame, alors la 20 largeur de coupe (ab) sera égale à la largeur de la dent (2), comme illustré en figure 3a, alors que si le dispositif comporte deux lames en parallèle, la largeur de coupe (ab) sera égale à la largeur des deux lames mesurée au niveau des dents (2) comme cela est montré en figure 3b. Ces figures présentent un exemple particulier de dents qui n'est bien entendu pas 25 limitatif. De manière générale, une lame comporte une pluralité de dents (2) insérées dans le pourtour du corps de lame (1). La figure 4 montre une vue agrandie d'un morceau de pourtour d'une lame de l'art antérieur. En amont de chaque dent (2) se trouve une découpe (6) pour le dégagement de 30 copeau, suivi d'une rampe (7) se terminant au niveau d'une dent (2) adjacente. Chaque dent (2) est fixée, généralement par brasage, dans un 3025126 10 siège pratiqué à cet effet dans la découpe (6) pour le dégagement de copeau. Dans l'art antérieur, comme illustré en figure 4, la géométrie de la découpe (6) pour le dégagement de copeau est dictée par le pas 5 circonférentiel, et dépend donc du nombre de dents (2) présentes sur une lame. Dans la suite, et pour montrer la différence d'approche technique qui résulte de l'invention, un exemple de méthode traditionnelle pour le calcul de la géométrie de la découpe (6) est donné. 10 Dans ce cadre, les paramètres d'entrée utilisés sont : Z = nombre de dents sur une lame ; D = diamètre de la lame ; P = pas circonférentiel = (t*D) / Z ; PA = pas angulaire = 360° / Z ; 15 h = hauteur de la dent (2) ; a = angle d'attaque de la dent (2). Les paramètres suivants sont ensuite à définir pour obtenir la géométrie de la découpe (6) : 20 r = rayon de dégagement ; d = distance entre le point bas du siège et le centre du rayon r de dégagement ; = angle entre la pointe de la dent (2) et le départ de la découpe (6). Par expérience, et selon différentes hypothèses de configurations 25 correspondant à des intervalles prédéterminés appliqués à des paramètres d'entrée sélectionnés : Si 1:)16 et a>0 alors : r = P / 6 d = r * 0,08 30 = PA * 0,4 3025126 11 Si 1:16 et c)t0 alors : r = P /6 d = 0 = PA *0,4 5 Si P REVENDICATIONS1. Dispositif de sciage d'un matériau, comprenant au moins une lame de scie circulaire consistant en : - un corps de lame (1) ayant la forme d'un disque ; - une pluralité de dents (2) insérées dans le pourtour du corps de lame (1) de manière à être distribuées sur la circonférence du disque, chaque dent (2) générant un copeau provenant du matériau usiné ; une découpe (6) pour le dégagement de copeau étant prévue dans le pourtour du corps de lame (1) au niveau de chaque dent (2) et intégrant un siège auquel la dent (2) est soudée, caractérisé en ce que ladite découpe (6) définit un volume de dégagement de copeau (VDGc) qui est inférieur au volume apparent du copeau (V) généré par une dent (2). 2. Dispositif de sciage d'un matériau selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le volume de dégagement de copeau (VDGc) est égal à : la surface de dégagement de copeau (SDGC) délimitée par la découpe (6), multipliée par la largeur de coupe (ab) de la lame. 3. Dispositif de sciage d'un matériau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volume apparent du copeau (V) est égal au volume du copeau (Vs) généré par une dent (2) multiplié par un coefficient de foisonnement (R) qui dépend du matériau usiné. 4. Dispositif de sciage d'un matériau selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit coefficient de foisonnement (R) est compris entre 2 et 4. 5. Dispositif de sciage d'un matériau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la découpe (6) est délimitée de part et d'autre par deux portions de droite (I, L) d'allure parallèle et 3025126 16 reliées entre elles par une portion arrondie (J) et une première partie linéaire (K) du siège, l'une des portions de droite (L) constituant une deuxième partie linéaire du siège, les deux parties (K, L) du siège étant perpendiculaires l'une à l'autre. Dispositif de sciage d'un matériau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pourtour de la lame compris entre deux découpes (6) adjacentes consiste en un secteur arrondi (3) concentrique au cercle défini initialement par le disque du corps de lame (1). Dispositif de sciage d'un matériau selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un creux (4) est pratiqué dans ledit dos arrondi (3) de la lame en aval de chaque dent (2) et juxtaposé au siège correspondant. Dispositif de sciage d'un matériau selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le pourtour de la lame compris entre deux découpes (6) adjacentes consiste en un secteur rectiligne. Dispositif de sciage d'un matériau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux lames identiques positionnées côte à côte selon leur axe central de rotation, chaque 20 lame étant dotée d'une pluralité d'encoches (5) pratiquées chacune dans son pourtour entre deux découpes (6) adjacentes, lesdites lames étant décalées d'un pas angulaire de manière à ce que chaque dent (2) d'une lame se retrouve en vis-à-vis d'une encoche (5) de l'autre lame. 25 5 6. 10 7 8. 15 9. 30