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ELÉMENT DE COUPE ET OUTIL D'USINAGE POURVU D'UN TEL ÉLÉMENT.
La présente invention est relative à un élément de coupe pour outil d'usinage de la pierre contenant des particules abrasives, de préférence de diamant, comme matière de coupe, liées par du métal fritté.
Il existe un problème d'attaque bien connu avec les éléments de coupe classiques du type précité. En effet, un élément neuf a, dans la pratique, un faible pouvoir de coupe qui est dû au fait que les particules abrasives ne sont pas en saillie de par les techniques de frittage ou qu'il existe par le montage des éléments de coupe sur l'outil d'usinage une certaine tolérance sur leur hauteur, ce qui a comme résultat qu'au départ seulement un nombre limité de ces éléments touchent effectivement la pierre jusqu'à ce qu'ils s'usent tous à la même hauteur. Dans le cas du carottage, par exemple, ces imperfections mènent à un dérapage de l'outil sur la pierre, à des chocs répétés et à de faibles vitesses de pénétration dans la pierre.
Le brevet européen EP 0156762 donne une solution à ce problème en donnant une section transversale pointue aux éléments de coupe montés sur l'outil d'usinage.
Toutefois, les éléments de coupe de cet outil vont rapidement user leur pointe et prendre à la place une forme arrondie.
Or, il est bien connu par l'homme du métier qu'une forme arrondie est néfaste aux bonnes performances d'un outil d'usinage, vu la grande surface de contact développée avec la pierre.
Ainsi, une fois que la surface de contact d'un tel élément a pris une forme arrondie, la vitesse de pénétration dans la pierre diminue.
Le brevet européen 0857553 propose un élément de coupe qui, vu dans le sens de pénétration dans la pierre, présente une zone d'attaque formée sur sa face supérieure, à composition différentiée, notamment à usure plus rapide que le corps de l'élément. Cette solution ne résout le problème d'attaque que dans la mesure où elle est combinée à une réduction de la largeur de l'amorce du trait de coupe de l'élément neuf, comme dans le brevet européen 0156762.
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La zone d'attaque étant d'égale épaisseur sur toute la face supérieure du corps de l'élément de coupe, elle s'use uniformément et met à nu le corps de l'élément, lui-même de forme pointue.
Ainsi, on obtient la même situation que dans le cas du brevet européen 0156762, la pointe du corps de l'élément de coupe s'arrondissant rapidement avec comme conséquence un ralentissement de l'outil d'usinage.
En conclusion, s'il est possible, suivant cet état antérieur de la technique, de surmonter les problèmes d'attaque d'un élément de coupe neuf, un problème de performance persiste durant l'usage ultérieur de l'outil d'usinage en ce qui concerne la vitesse de pénétration dans la pierre.
L'objectif de l'invention est de remédier aux inconvénients des éléments de coupe connus et de proposer un élément de coupe qui, neuf, permet d'amorcer immédiatement la coupe à vitesse optimale et qui conserve, après la phase de démarrage, une surface de coupe optimale.
A cet effet, l'élément de coupe, suivant l'invention, comprend au moins deux parties distinctes, une première partie dont la surface supérieure orientée dans le sens de pénétration dans la pierre est de hauteur sensiblement constante, et une deuxième partie située latéralement par rapport à cette première partie, cette première partie faisant saillie par rapport à la deuxième partie, dans le sens de pénétration susdit, la surface supérieure de cette deuxième partie orientée dans le sens de pénétration susdit étant de hauteur variable et étant engendrée par une droite formant un angle de 85 à 95 avec le sens de pénétration dans la pierre.
Avantageusement, la première partie précitée se présente sous forme d'une nervure par rapport à la deuxième partie qui s'étend suivant le sens d'avance de l'élément de coupe.
Suivant une forme de réalisation particulière de l'invention, la hauteur de la surface supérieure de la deuxième partie varie d'une manière sensiblement continue vu dans le sens d'avance de l'élément de coupe.
Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, la hauteur de la surface supérieure de la deuxième partie varie linéairement vu dans le sens d'avance de l'élément de coupe.
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L'invention concerne également un outil d'usinage, notamment pour le carottage, pourvu d'éléments de coupe tels que définis ci-dessus.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après à titre d' exemple non limitatif de quelques formes de réalisations particulières de l'élément de coupe suivant l'invention avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue en perspective d'une extrémité d'un outil d'usinage pourvue d'éléments de coupe suivant une première forme de réalisation de l'invention.
La figure 2 est, à plus grande échelle, une vue en perspective d'un élément de coupe de l'outil d'usinage de la figure 1.
Les figures 3 et 4 sont une vue en perspective de l'élément de coupe de la figure 2 après que celui-ci est partiellement usé.
La figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 2.
Les figures 6 à 8 sont des coupes analogues à celle de la figure 5 et montrent schématiquement des éléments de coupe suivant l'invention dont la composition de la première partie est différente de celle de la deuxième partie.
La figure 9 est une vue en perspective d'une deuxième forme de réalisation de l'élément de coupe, suivant l'invention.
La figure 10 est une vue en perspective d'une troisième forme de réalisation de l'élément de coupe, suivant l'invention.
La figure 11est une vue en perspective d'une quatrième forme de réalisation de l'élément de coupe, suivant l'invention.
D'une façon générale, la présente invention est relative à un élément de coupe et à un foret ou scie pourvu de tels éléments de coupe.
L'invention concerne en particulier un élément de coupe contenant des particules abrasives, de préférence de diamant, qui sont liées par du métal fritté et qui est destiné à couper de la pierre. Dans le cadre de la présente invention il y a lieu de comprendre par le mot "pierre" aussi bien la pierre naturelle que tout matériau de construction, comme le béton, le béton armé, la brique, etc..
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La figure 1 représente une extrémité d'un outil d'usinage 1 qui comprend un cylindre en métal 2 dont le bord libre 3, qui est circulaire, est pourvu d'une succession d'éléments de coupe 4 suivant une première forme de réalisation de l'invention. Les éléments de coupe 4 sont espacés l'un par rapport à l'autre et s'étendent le long du bord 3.
Cet outil d'usinage est fixé par son extrémité opposée au bord 3 susdit, non représenté dans les figures, à des moyens d'entraînement afin de permettre d'entraîner l'outil autour de son axe central pour couper par carottage, par exemple, des pierres.
La figure 2 montre l'élément de coupe de la figure 1 en perspective et à plus grande échelle. Cet élément de coupe 4 comprend une première partie 5 qui fait saillie par rapport à une deuxième partie 6 qui s'étend latéralement de part et d'autre de la première partie 5. Cette dernière est de forme allongée et s'étend essentiellement suivant la direction d'avance de l'élément de coupe 4, c. -à-d. suivant la circonférence du cylindre 2 de l'outil de coupe 1.
La hauteur de la première partie 5 est sensiblement constante, de sorte que la surface supérieure 7 de cette première partie 5 s'étend sensiblement parallèlement au bord libre 3 de l'outil de coupe 1. Cette surface supérieure 7 est orientée vers la pierre à couper pendant, par exemple, le carottage.
La deuxième partie 6 de l'élément de coupe 4 présente une surface supérieure 8 qui est dirigée vers la pierre à couper. Cette surface 8 est de hauteur variable et présente, comme représenté dans les figures 1 et 2, une hauteur qui varie d'une manière sensiblement continue suivant le sens d'avance de l'élément de coupe 4. En particulier, la distance entre la surface 7 de ladite première partie 5 et la surface supérieure 8 de la deuxième partie 6 varie, par exemple linéairement.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la hauteur de la deuxième partie 6 augmente de l'avant à l'arrière vu dans le sens d'avance de l'élément de coupe. Dans les figures 1 et 2 le sens d'avance est indiqué par la flèche 11.
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La surface supérieure 8 de la deuxième partie est engendrée par une droite formant un angle a de 85 à 95 avec le sens de pénétration 10 dans la pierre, comme représenté schématiquement dans la figure 5.
Les surfaces latérales 9 de la première partie 5, s'étendant entre la surface supérieure 7 de la première partie et la surface supérieure 8 de la deuxième partie 6 de l'élément de coupe 4, s'étendent de préférence parallèlement au sens de pénétration dans la pierre. Ces surfaces latérales 9 s'étendent alors également parallèlement à la surface du cylindre 2 de l'outil d'usinage 1. Le sens de pénétration dans la pierre est indiqué par la flèche 10 dans la figure 5.
Ainsi, la première partie 5 de l'élément de coupe 4 se présente sous forme d'une nervure par rapport à la deuxième partie 6 qui s'étend suivant le sens d'avance de l'élément de coupe 4.
Lorsque l'on coupe une pierre avec un outil d'usinage comme représenté dans la figure 1, les éléments de coupe 4 s'usent graduellement. Or, les surfaces qui s'usent mettent les particules abrasives en saillie et donnent ainsi à l'outil tout son pouvoir de coupe. En particulier, vu que la dimension transversalement au sens d'avance de la première partie 5 des éléments de coupe 4 est relativement réduite, cette partie s'use rapidement et plus vite que la deuxième partie 6 de sorte que, d'une part, des particules abrasives sont rapidement mises en saillie et que, d'autre part, la saillie que forme la première partie 5 par rapport à la deuxième partie 6 diminue progressivement..
Pendant que cette saillie diminue par l'usure plus rapide de la première partie 5, la deuxième partie 6 s'use également, suivant une ligne 12 perpendiculaire au sens de pénétration 10 dans la pierre, comme illustré dans la figure 3. Pendant l'usure de cette deuxième partie, la ligne 12 séparant la zone qui est déjà usée 13 de la zone qui n'est pas encore usée 14 de la deuxième partie 6 se déplace graduellement dans la direction de cette dernière zone 14.
La figure 4 illustre un élément de coupe une fois que la saillie entre la première et la seconde partie a disparu, suite à l'usure plus rapide de la première partie par rapport à la seconde.
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De cette façon, il est assuré que l'élément de coupe 4 ne prend pas une forme arrondie et que la vitesse de pénétration dans la pierre reste sensiblement constante. Après que la surface 8 de la deuxième partie 6 est usée complètement, toutes les particules abrasives présentes sur la surface supérieure de l'élément de coupe 4 orientée vers la pierre sont en saillie, de sorte que l'élément dispose de tout son pouvoir de coupe. Par ailleurs, cette même surface supérieure étant entièrement plate, le risque qu'une forme arrondie soit obtenue est pratiquement inexistant.
Dans une forme de réalisation particulièrement intéressante de l'élément de coupe suivant l'invention, ladite deuxième partie 5 présente une composition qui est différente de celle de la deuxième partie 6. De cette façon, l'on peut obtenir que la première partie 5 s'use plus rapidement que la deuxième partie
6. Ceci évite, par exemple, que l'élément de coupe 4 ne s'arrondisse.
A cet effet, la composition en particules abrasives de la première partie 5 est, par exemple, inférieure à celle de la deuxième partie 6. Dans une variante de cette forme de réalisation, la deuxième partie 6 est réalisée en un métal qui est plus dur que le métal de la première partie 5.
Dans les figures 6 à 8, il est montré schématiquement comment la composition de la première partie 5 de l'élément de coupe 4 peut être différente de la composition de la première partie 6 sur, respectivement, toute la hauteur de la première partie 5, sur une partie de sa hauteur jusqu'en dessous de la surface 8 de la deuxième partie 6 ou seulement sur l'extrémité qui est en saillie par rapport à la deuxième partie 6. Dans les figures 6 à 8, la zone de la première partie avec la composition qui s'use plus rapidement que la deuxième partie 6 est représentée plus foncée que cette dernière.
Dans une deuxième forme de réalisation de l'élément de coupe 4, . suivant l'invention, ladite deuxième partie 5 comprend deux dents 15 et 16 qui sont espacées l'une de l'autre comme montré dans la figure 9. Dans cette forme de réalisation, la surface supérieure 8 de ladite deuxième partie présent une forme ondulée dont les maxima, qui sont dirigés vers la pierre à usiner, sont pointus.
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Cette surface 8 est engendrée par une ligne droite formant un angle a de 85 à 95 avec le sens de pénétration dans la pierre.
Une troisième forme de réalisation de l'élément de coupe 4 dans laquelle la première partie 5 de l'élément de coupe 4 s'étend seulement sur une partie de la longueur de ce dernier est représentée dans la figure 10. Ladite deuxième partie 6 est situé latéralement sur un côté de la première partie 5. La distance entre la surface supérieure 7 de la première partie 5 et la surface supérieure 8 de la deuxième partie varie d'une manière linéaire.
Dans la figure 11 encore une autre forme de réalisation de l'élément de coupe 4, suivant l'invention, est représentée. Ladite deuxième partie 6 de l'élément de coupe 4 s'étend latéralement le long de seulement d'un côté de la première partie 5. La deuxième partie 6 est située de préférence à l'intérieur du cercle suivant lequel le bord adjacent de la surface supérieure 7 de la première partie 5 s'étend.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux différentes formes de réalisation décrites ci-dessus et montrées aux dessins annexés, mais que bien des variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention.
Ainsi, ladite deuxième partie 6 de l'élément de coupe peut s'étendre suivant tout le contour du cylindre de l'outil d'usinage tandis que, par exemple, la première partie 5 peut comprendre plusieurs dents qui sont reparties suivant ce contour. Ainsi également, la deuxième partie 6 peut présenter une forme ondulée.
Les bords de la première partie s'étendant suivant la direction d'avance 11 de l'élément de coupe 4 peuvent être générés par des cercles concentriques dont les diamètres sont compris entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur du cylindre 2 de l'outil d'usinage 1. Vu qu'une certaine tolérance est acceptée concernant la courbure des éléments de coupe 4, il est possible d'utiliser des éléments de coupe 4 avec les mêmes dimensions sur des outils d'usinage présentant des cylindres avec des diamètres différents.
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Au lieu d'adapter la composition de la deuxième partie 6, comme décrit ci-dessus, il est également possible de choisir le rapport des superficies de la première et la deuxième partie de l'élément de coupe 4 de manière à ce que l'usure de la première partie 5 soit plus rapide que l'usure de la deuxième partie 6.
Lorsque la superficie de la première partie devient plus petite par rapport à celle de la deuxième partie, cette première partie s'use à une vitesse qui est plus élevée.
Il est évident que l'élément de coupe, suivant l'invention, peut être monté sur une scie circulaire. Dans ce cas, la distance de la surface supérieure 7 de la première partie 5 est constante par rapport au centre de la scie et, ainsi, la hauteur de cette surface, par rapport à ce centre, est considérée comme constante.