OUTIL ROTATIF POUR FACONNER LES FACES DE PAREMENT D'UNMATERIAU PIERREUX.
La présente invention est relative à un outil rotatif pour façonner les faces de parement'd'un matériau pierreux. Elle concerne en particulier une fraise à gradiner à une cote déterminée ou à sclyper suivant un nombre déterminé de traits lesdites faces, de manière à leur conférer une surface rugueuse rainurée de cote déterminée.
Elle trouve sa principale application dans le gradinage ou le sclypage de pierres naturelles destinées à la construction, en particulier au recouvrement des façades d'immeubles ou des ouvrages de construction civile ainsi qu'au garnissage de murs ou de colonnes intérieures qui procure des effets esthétiques appréciées et assure une acoustique excellente. Dans ce but les pierres sont débitées sous forme de dalles de marches d'escalier, d'éléments de façade ou de plaques d'une épaisseur de 30 à 100 mm et plus.
Les pierres naturelles les plus employées et les plus prisées sont la pierre bleue de Tournai ou la pierre bleue de Soignies, toutes deux appelées Petit Granit Belge, les pierres calcaires, les marbres, les grès et les schistes durs.
Un classement des diverses tailles du Petit Granit Belge a été établi par le Centre Scientifique et Technique de la construction et publiée dans la Revue "Hainaut Economique" en juin 1962.
Ce classement distingue vingt échantillons dont entre autres :
- le gradiné à 10 traits par dm ;
- le sclypé à 10-12-15 et 20 stries par dm ;
le ciselé à 10-12-15-20 et 25 coups par dm ;
- le ciselé en oblique à 10-12-15-20 et 25 coups par dm ;
- le ciselé en damier (taille cathédrale ou mosaîque).
L'outil le plus ancien pour dresser et façonner la pierre bleue et le marbre par gravage d'une série de traits parallèles à fond creux de côte bien précise est le ciseau du marbrier. Il permet de réaliser des ciselures à fond creux unis blanchâtre bordés par des faces latérales rugueuses de tonalité foncée le long desquelles la pierre est éclatée.
Le sclypage est une forme de façonnage des faces de parement d'une pierre, différente du ciselage dans le sens que le fond des rainures se réduit à un trait rectiligne de moins d'un millimètre de large, bordé de faces latérales rugueuses résultant de l'éclatement de la pierre.
Le ciseau artisanal a été remplacé par un outil rotatif constitué d'un disque d'acier rapide d'un diamètre de 15 à 20 cm dont l'âme a une épaisseur de 10 mm environ, portant sur la periphérie une bride d'épaisseur constante comprise entre 1 et 6 mm.
Sur le pourtour de la bride sont brasés dans un même plan, à intervalles réguliers, une série de segments distincts polyédriques en carbure de tungstène séparés entre eux d'une distance déterminée, le plus souvent supérieure à leur longueur. Les segments sont déposés de manière à présenter une arête périphérique parallèle à l'axe de rotation de la meule et des faces périphériques orthogonales entre elles et inclinées par rapport au plan tangent à la surface cylindrique de la bride.
Généralement trois à huit outils rotatifs sont disposés sur un même arbre selon la côte du ciselage ou de sclypage, de manière à pouvoir balayer en une seule passe une bande de largeur constante o
quelque soit la cote.
Les machines utilisées sont des tables de surfaçage constituées d'un portique se déplaçant à chaque fois d'une distance correspondant à la largeur de la bande de dressage ou façonnage permis par la machine, et un chariot porte-broche qui défile à une vitesse déterminée de manière à entrainer la tête portant sur les trois à huit outils rotatifs susdits le long de la bande à dresser ou façonner.
La pression exercée sur la tête est assez importante de sorte que les portiques et les montants doivent assurer une rigidité optimale.
Le fonctionnement de ces machines est très bruyant et ce, même pour une capacité maximale n'atteignant que 5.5 à 6 m pour une période de fonctionnement de 8 heures, donc moins d'un mètre carré par heure.
Les outils utilisés exigent de plus un affûtage fréquent des plaquettes de carbure de tungstène après 4 à 5 m déjà.
Dans le cas du gradinage, ces outils doivent être chacun suivis d'un second outil constitué d'un disque de meulage destiné à ébaucher les fonds des rainures de manière à graver dans ces fonds un trait blanchâtre de largeur déterminée qui contraste avec les facettes éclatées de tonalité foncée des parois latérales des rainures, ce qui confère à la pierre un aspect esthétique particulier.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients susdits. Elle propose un outil rotatif particulièrement adapté pour réaliser le façonnage de pierres dures à l'aide d'un seul outil.
L'outil permet au moins de décupler les vitesses de travail et est beaucoup moins bruyant que les fraises à ciseler connues.
La durée de vie est de plus de 200 m .
L'outil a l'avantage de réduire considérablement les temps d'arrêts qu'imposent les changements d'outil en vue de leur affûtage ou de leur remplacement, du fait que ces changements sont beaucoup moins fréquents.
L'outil rotatif pour façonner les faces de parement d'un matériau pierreux , en particulier à une fraise à gradiner à une cote déterminée ou à sclyper suivant un nombre déterminé de traits, lesdites faces, de manière à leur conférer une surface rugueuse rainurée de cote déterminée est essentiellement caractérisé en ce' qu'il comprend un disque rigide présentant un bord périphérique d'épaisseur déterminée suivant la cote souhaitée, dans lequel sont ménagées à intervalles réguliers des échancrures dans lesquelles sont logées des plaquettes prismatiques abrasives disposées en retrait par rapport à une surface active du bord périphérique du disque et séparées entre elles par des arcs de cercles égaux couverts d'une couche homogène de concrétion abrasive formant ladite surface active.
Selon une particularité de l'invention, les plaquettes abrasives sont logées dans les échancrures de manière à présenter un retrait de cinq dixièmes de millimètre par rapport à la couche abrasive qui couvre la périphérique des arcs de cercles du disque séparant lesdites échancrures.
Dans une forme de réalisation particulière, la couche de grains abrasifs est une couche de concrétion diamantée déposée par électrolyse.
L'épaisseur de la couche de concrétion diamantée est d'environ 0.95 mm.
Les plaquettes abrasives présentent avantageusement des faces latérales évasées vers l'arrière par rapport au sens de coupe, de manière à leur permettre d'élargir le sillon ébauché par meulage au moyen de la concrétion abrasive à la périphérie du du disque.
Ces plaquettes abrasives sont de préférence des troncs de prismes présentant une base trapézoïdale sensiblement parallèle, disposée en retrait de 0.5 mm par rapport au bord périphérique de l'outil.
Dans une forme de réalisation préférée, l'outil abrasif présente un diamètre de 180 mm et comporte 8 à 20 plaquettes, de préférence 12 plaquettes réparties sur la périphérie du disque couverte de grains abrasifs.
Ces particularités et détails de l'invention et bien d'autres, apparaîtront au cours de la description détaillée suivante faisant référence aux dessins ci-annexés illustrant à titre d'exemples deux formes de réalisation particulière de l'invention.
Dans ces dessins :
- la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un outil à gradiner selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue de bout de l'outil illustré à la figure 1 ;
- les figures 3 à 5 sont des vues en élévation latérale, de bout et en coupe axiale partielle d'un outil à sclyper selon l'invention.
Dans ces figures, les mêmes signes de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Comme illustré à la figure 1, l'outil rotatif selon l'invention, désigné dans son ensemble par le signe de référence 1 et destiné à gradiner les faces de parement d'un matériau pierreux à un nombre de coups déterminé, comprend un dique rigide 2, en acier d'environ 4 à 15 mm d'épaisseur, présentant un bord périphérique d'épaisseur déterminée adaptée à la cote souhaitée pour la taille, traditionnellement fixée à 10, 12, 15,
20 et 25 coups par décimètre.
Le long du bord périphérique 3 du disque 2 sont ménagées, à intervalles réguliers, des échancrures rectangulaires 4 de 5 à 15 mm de côté, dans lesquelles sont logées des plaquettes prismatiques abrasives 5, disposées avec un retrait d'environ cinq dixièmes de millimètre par rapport à une surface active du bord périphérique 3 du disque 2.
Ces échancrures 4 sont séparées entre elles par des arcs de cercles égaux 6. Ces arcs de cercles 6 sont couverts d'une couche homogène de concrétion abrasive 7 apportée par exemple par électrolyse, lorsqu'il s'agit d'une concrétion diamantée.
L'épaisseur de la concrétion diamantée est alors d'environ 0,95 mm.
La vue en coupe axiale de l'outil illustré à la figure 2 montre que les plaquettes abrasives 5 sont des troncs de prismes droits dont la base est un trapèze isocèle parallèle au plan tangent au bord périphérique fictif de l'outil 1 au droit de l'échancrure 4.
Les troncs de prismes présentent des faces latérales 12 évasées vers l'arrière par rapport au sens de coupe. Ces faces évasées sont destinées à élargir le sillon ébauché par moulage au moyen de la concrétion diamantée 7 qui couvre le bord périphérique 3 de l'outil
1.
L'outil rotatif présente avantageusement un diamètre de 180 mm et comporte 8 à 20 plaquettes 5 de préférence 12 plaquettes réparties sur la périphérie du disque couverte de grains abrasifs 7.
La combinaison dans un même outil de deux éléments de coupe différents, à savoir une meule abrasive droite ou profilée et une couronne garnie de segments ou plaquettes abrasifs procure un outil spécifique pour la taille de la pierre capable de performances inégalées.
L'efficacité de l'outil permet en effet de réduire sensiblement les efforts à mettre en jeu pour strier la pierre. Il devient ainsi possible de disposer sur un même arbre d'une tête d'une machine de surfaçage à portique, jusqu'à quarante outils rotatifs que l'on entraîne simultanément alors que ce nombre est limité à trois pour les fraises à ciseler au carbure de tungstène. En outre, la vitesse d'avancement de l'outil peut être sensiblement augmentée. On parvient ainsi à traiter jusqu'à 20 m sans interruption des opérations puisque il n'est pas nécessaire de réaffûter l'outil.
Dans une seconde forme de réalisation, l'outil suivant l'invention est constitué d'un disque rigide 2 plein en acier, d'une épaisseur d'environ 5 mm et portant à sa périphérie une bride annulaire profilé 8 en biseau et pourvue à intervalles réguliers d'une série d'échancrures 4 distinctes dans lesquelles sont logées des plaquettes abrasives 5, les échancrures 4 étant séparées entre elles par des secteurs circulaires égaux 9 du disque et de la bride susdites couvrant les faces biseautées 10 de grains abrasifs.
La bride annulaire 8 a une largeur d'environ
10 mm et une épaisseur d'environ 5 mm.
Les plaquettes abrasives 5 sont avantageusement des prismes droits ayant une base trapézoïdale 11 orientée de manière à présenter des faces latérales 12 évasées vers l'arrière par rapport au sens de rotation de l'outil. Ce prisme présente une face d'attaque radiale d'environ 1,5 mm de large et 6 mm de hauteur et une face postérieure de même hauteur et d'environ 3 mm de large.
Les arêtes latérales inférieures des plaquettes constituent des éléments de coupe qui burinent et élargissent le sillon ébauché par la concrétion abrasive du profil en forme de biseau de l'outil abrasif susdit.
La concrétion abrasive du bord périphérique de l'outil doit enlever en une seule passe une quantité de matière suffisante de matériau pierreux que pour ménager dans celui-ci une rainure de profondeur suffisante. Le fond des rainures acquiert une tonalité blanchâtre due au meulage de la couche de concrétion abrasive.
Ces parois latérales des rainures ont par contre un aspect vif dû à l'éclatement de la pierre dû au burinage desdites parois latérales des rainures par les faces évasées des plaquettes abrasives. On forme ainsi sur la face de parement de la pierre, un ensemble de stries parallèles dont le fond est constitué d'un trait gravé à une profondeur d'environ un millimètre et bordé par des parois latérales à rebords ébréchés dont la tonalité foncée contraste avec la teinte claire du trait gravé.
REVENDICATIONS
1. Outil rotatif (1) pour façonner les faces de
parement d'un matériau pierreux, en particulier une fraise à gradiner à une cote déterminée ou à sclyper suivant un nombre déterminé de traits de profondeur déterminée, lesdites faces, de manière à leur conférer une surface rugueuse rainurée de cote déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend un disque rigide (2) présentant un bord périphérique d'épaisseur déterminée suivant la cote souhaitée, dans lequel sont ménagées à intervalles réguliers des échancrures (4) dans lesquelles sont logées des plaquettes prismatiques abrasives (5) disposées en retrait par rapport à une surface active du bord périphérique (3) du disque (2) et séparées entre elles par des arcs de cercles égaux (6) couverts d'une couche homogène abrasive (7) formant ladite surface active.
ROTARY TOOL FOR SHAPING THE SIDING FACES OF A STONE MATERIAL.
The present invention relates to a rotary tool for shaping the facing faces of a stony material. It relates in particular to a milling cutter to be graded at a determined dimension or to be sclyped according to a determined number of lines on said faces, so as to give them a rough grooved surface of determined dimension.
It finds its main application in the gradation or sclypage of natural stones intended for construction, in particular for covering the facades of buildings or civil construction works as well as the lining of walls or interior columns which provides aesthetic effects. appreciated and ensures excellent acoustics. For this purpose the stones are cut in the form of slabs of stair treads, facade elements or plates with a thickness of 30 to 100 mm and more.
The most widely used and popular natural stones are Tournai blue stone or Soignies blue stone, both called Petit Belgian Granite, limestone, marble, sandstone and hard shale.
A classification of the various sizes of Belgian Small Granite was established by the Scientific and Technical Center for construction and published in the "Hainaut Economique" review in June 1962.
This classification distinguishes twenty samples including among others:
- the graded with 10 lines per dm;
- the sclypé at 10-12-15 and 20 streaks per dm;
chiseled at 10-12-15-20 and 25 strokes per dm;
- chiselled obliquely at 10-12-15-20 and 25 strokes per dm;
- the checkered chisel (cathedral or mosaic size).
The oldest tool for erecting and shaping blue stone and marble by engraving a series of parallel lines with a hollow background of very precise rib is the chisel of the marble worker. It makes it possible to make chisels with a plain whitish hollow bottom bordered by rough lateral sides of dark tone along which the stone is shattered.
Sclypage is a form of shaping the facing faces of a stone, different from chiselling in the sense that the bottom of the grooves is reduced to a straight line less than a millimeter wide, bordered by rough side faces resulting from the bursting of the stone.
The craft chisel has been replaced by a rotary tool consisting of a high-speed steel disc with a diameter of 15 to 20 cm, the core of which has a thickness of about 10 mm, carrying a flange of constant thickness on the periphery. between 1 and 6 mm.
On the periphery of the flange are brazed in the same plane, at regular intervals, a series of distinct polyhedral tungsten carbide segments separated from each other by a determined distance, most often greater than their length. The segments are deposited so as to present a peripheral edge parallel to the axis of rotation of the grinding wheel and peripheral faces orthogonal to each other and inclined relative to the plane tangent to the cylindrical surface of the flange.
Generally three to eight rotary tools are arranged on the same shaft according to the side of the chiselling or sclypage, so as to be able to sweep in a single pass a strip of constant width o
whatever the odds.
The machines used are surfacing tables made up of a gantry moving each time by a distance corresponding to the width of the dressing or shaping strip allowed by the machine, and a spindle carriage which scrolls at a determined speed so as to drive the head bearing on the three to eight aforementioned rotary tools along the strip to be dressed or shaped.
The pressure exerted on the head is high enough so that the frames and the uprights must ensure optimal rigidity.
The operation of these machines is very noisy, even for a maximum capacity of only 5.5 to 6 m for an operating period of 8 hours, therefore less than one square meter per hour.
The tools used also require frequent sharpening of the tungsten carbide inserts after 4 to 5 m already.
In the case of gradation, these tools must each be followed by a second tool consisting of a grinding disc intended to rough out the bottoms of the grooves so as to engrave in these bottoms a whitish line of determined width which contrasts with the exploded facets dark tone of the side walls of the grooves, which gives the stone a particular aesthetic appearance.
The present invention aims to remedy the above drawbacks. It offers a rotary tool particularly suitable for carrying out the shaping of hard stones using a single tool.
The tool makes it possible to increase working speeds at least tenfold and is much less noisy than the known chisels.
The lifespan is more than 200m.
The tool has the advantage of considerably reducing the downtime imposed by tool changes with a view to sharpening or replacing them, since these changes are much less frequent.
The rotary tool for shaping the facing faces of a stony material, in particular a milling cutter to be graded at a determined dimension or to sclyper according to a determined number of lines, said faces, so as to give them a rough grooved surface of determined dimension is essentially characterized in that it comprises a rigid disc having a peripheral edge of thickness determined according to the desired dimension, in which are formed at regular intervals notches in which are housed prismatic abrasive plates arranged recessed relative to to an active surface of the peripheral edge of the disc and separated from each other by arcs of equal circles covered with a homogeneous layer of abrasive concretion forming said active surface.
According to a feature of the invention, the abrasive pads are housed in the notches so as to exhibit a withdrawal of five tenths of a millimeter relative to the abrasive layer which covers the peripheral of the arcs of circles of the disc separating said notches.
In a particular embodiment, the layer of abrasive grains is a layer of diamond concretion deposited by electrolysis.
The thickness of the diamond concretion layer is approximately 0.95 mm.
The abrasive pads advantageously have lateral faces flared rearward with respect to the cutting direction, so as to allow them to widen the groove sketched out by grinding by means of the abrasive concretion at the periphery of the disc.
These abrasive pads are preferably prism trunks having a substantially parallel trapezoidal base, set back 0.5 mm from the peripheral edge of the tool.
In a preferred embodiment, the abrasive tool has a diameter of 180 mm and has 8 to 20 pads, preferably 12 pads distributed around the periphery of the disc covered with abrasive grains.
These features and details of the invention and many others will become apparent during the following detailed description with reference to the accompanying drawings illustrating by way of examples two particular embodiments of the invention.
In these drawings:
- Figure 1 is a side elevational view of a grading tool according to the invention;
- Figure 2 is an end view of the tool illustrated in Figure 1;
- Figures 3 to 5 are views in side elevation, end and partial axial section of a sclyper tool according to the invention.
In these figures, the same reference signs designate identical or analogous elements.
As illustrated in FIG. 1, the rotary tool according to the invention, generally designated by the reference sign 1 and intended to grade the facing faces of a stony material at a determined number of strokes, comprises a rigid disc 2, made of steel about 4 to 15 mm thick, having a peripheral edge of determined thickness adapted to the dimension desired for the size, traditionally fixed at 10, 12, 15,
20 and 25 shots per decimeter.
Along the peripheral edge 3 of the disc 2 are formed, at regular intervals, rectangular notches 4 of 5 to 15 mm side, in which are housed prismatic abrasive plates 5, arranged with a shrinkage of about five tenths of a millimeter per relative to an active surface of the peripheral edge 3 of the disc 2.
These notches 4 are separated from one another by arcs of equal circles 6. These arcs of circles 6 are covered with a homogeneous layer of abrasive concretion 7 provided for example by electrolysis, when it is a diamond concretion.
The thickness of the diamond concretion is then about 0.95 mm.
The view in axial section of the tool illustrated in FIG. 2 shows that the abrasive pads 5 are trunks of straight prisms whose base is an isosceles trapezoid parallel to the plane tangent to the fictitious peripheral edge of the tool 1 in line with the '' notch 4.
The prism trunks have lateral faces 12 flared towards the rear relative to the cutting direction. These flared faces are intended to widen the groove sketched out by molding by means of the diamond concretion 7 which covers the peripheral edge 3 of the tool.
1.
The rotary tool advantageously has a diameter of 180 mm and has 8 to 20 inserts 5 preferably 12 inserts distributed over the periphery of the disc covered with abrasive grains 7.
The combination in the same tool of two different cutting elements, namely a straight or profiled abrasive wheel and a crown furnished with abrasive segments or plates provides a specific tool for cutting stone capable of unequaled performance.
The effectiveness of the tool in fact makes it possible to significantly reduce the efforts to be made to score the stone. It thus becomes possible to have on the same shaft of a head of a gantry surfacing machine, up to forty rotary tools which are driven simultaneously while this number is limited to three for carbide chisels of tungsten. In addition, the forward speed of the tool can be significantly increased. We thus manage to process up to 20 m without interrupting operations since there is no need to sharpen the tool.
In a second embodiment, the tool according to the invention consists of a rigid solid disc 2 made of steel, of a thickness of approximately 5 mm and carrying at its periphery an annular profiled flange 8 in bevel and provided with regular intervals of a series of distinct notches 4 in which are housed abrasive pads 5, the notches 4 being separated from each other by equal circular sectors 9 of the disc and of the above-mentioned flange covering the bevelled faces 10 of abrasive grains.
The annular flange 8 has a width of approximately
10 mm and a thickness of about 5 mm.
The abrasive pads 5 are advantageously straight prisms having a trapezoidal base 11 oriented so as to have lateral faces 12 flared rearward relative to the direction of rotation of the tool. This prism has a radial attack face about 1.5 mm wide and 6 mm high and a posterior face of the same height and about 3 mm wide.
The lower lateral edges of the plates constitute cutting elements which chisel and widen the groove started by the abrasive concretion of the bevel-shaped profile of the abovementioned abrasive tool.
The abrasive concretion of the peripheral edge of the tool must remove in a single pass a sufficient quantity of material of stony material to provide in it a groove of sufficient depth. The bottom of the grooves acquires a whitish tone due to the grinding of the layer of abrasive concretion.
These lateral walls of the grooves on the other hand have a lively appearance due to the bursting of the stone due to the chiselling of said lateral walls of the grooves by the flared faces of the abrasive pads. There is thus formed on the facing face of the stone, a set of parallel ridges whose bottom consists of an engraved line at a depth of about one millimeter and bordered by side walls with chipped edges whose dark tone contrasts with the light shade of the engraved line.
CLAIMS
1. Rotary tool (1) for shaping the faces of
facing of a stony material, in particular a milling cutter to be graded at a determined dimension or to be sclyped according to a determined number of lines of determined depth, said faces, so as to give them a rough grooved surface of determined dimension, characterized in that '' it comprises a rigid disc (2) having a peripheral edge of thickness determined according to the desired dimension, in which are formed at regular intervals notches (4) in which are housed prismatic abrasive plates (5) arranged recessed from to an active surface of the peripheral edge (3) of the disc (2) and separated from each other by arcs of equal circles (6) covered with a homogeneous abrasive layer (7) forming said active surface.