Procédé pour graver une surface lisse, outil pour la mise en aeuvre du procédé et application du procédé Certaines matières, en particulier l'acier inoxydable, se laissent difficilement travailler à la fraise ou au burin.
En considérant plus particulièrement la gra vure de ces matières il a été constaté que ni la gravure à la fraise ou au burin, ni la gravure électrique, ni la gravure chimique, ni la frappe au moyen de poinçons ne donnent vraiment satisfaction.
Le présent breveta pour but de surmonter ces difficultés et comprend un procédé pour graver une surface lisse, caractérisé en ce qu'on amène une bille à rouler sur cette surface, tout en exerçant sur la bille une pres sion déterminée, de sorte que la bille trace dans la surface un sillon dont la profondeur est une fraction du rayon de la bille. Ce pro cédé permet de graver très proprement, sans enlèvement de copeaux.
Le brevet comprend aussi un outil pour la mise en #uvre de ce procédé, caractérisé en ce qu'il comprend une broche ayant à l'une de ses extrémités un logement dans lequel une bille est maintenue de façon à pouvoir tourner sur elle-même sans pouvoir se déplacer autre ment.
Le brevet comprend, en outre, l'applica tion dudit procédé à la gravure d'une surface polie. Une mise en aeuvre du procédé revendiqué sera maintenant décrite, à titre d'exemple, en regard du dessin annexé, dans lequel la fig. 1 est une vue schématique partielle, en coupe longitudinale, d'une première forme d'exécution de l'outil et de la pièce qu'il s'agit de graver, à une échelle largement agrandie; la fig. 2 est une coupe suivant la ligne<I>11-11</I> de la fig. 1 ;
la fig. 3 est une vue partielle, en coupe longitudinale, d'une deuxième forme d'exécu tion de l'outil, et la.. fig. 4 est une coupe suivant la ligne <I>IV-IV</I> de la fig. 3. Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 1 et 2, une bille 1 tourne librement, sans pouvoir se déplacer autrement, dans un loge ment 2 creusé dans une broche 3.
La bille 1 doit avoir une dureté plus grande que la couche de matière 4 sur laquelle est située la surface 5 et qui reçoit la gravure. La bille pourra être faite, suivant le cas, en acier trempé, métal dur (carbure de tungstène, par exemple), pierre dure (corindon, par exemple). La bille a dans son logement un très faible jeu comme une bille d'un stylo à bille. Ce jeu permet à une substance 6, liquide, visqueuse ou pulvérulente, contenue dans un réservoir for mé par un perçage longitudinal central 7 de la broche 3, de former sur la bille un film continu.
La substance sera dans la plupart des cas un lubrifiant, de préférence un de ces lu brifiants qui ont une certaine teneur en sulfide de molybdène.
Pour graver la surface lisse 5, on amène la bille 1 à rouler sur cette surface, tout en exerçant sur la bille une pression déterminée, dans une direction au moins approximative ment perpendiculaire à la surface 5, de sorte que l'enfoncement de la bille dans la surface laisse un sillon 8 dont la profondeur est une fraction du rayon de la bille, et cela sans enlèvement de copeaux. Il a pu être constaté que la paroi de ce sillon présente une surface très lisse, brillante. Les bourrelets 9 situés à la transition de cette surface à la surface 5 sont si peu prononcés qu'il est pratiquement impossible de les voir à l'aeil nu si le dia mètre de la bille ne dépasse pas 0,8 mm.
Des essais ont montré qu'il est possible d'utiliser, du moins si la matière 4 n'est pas très dure, une substance 6 qui est un corrosif pour cette matière. Cette substance ne doit évidemment pas attaquer les surfaces de l'ou til avec lesquelles il vient en contact. De la sorte, on peut altérer l'aspect (la couleur) de la surface du sillon 8. En outre, on peut en visager d'utiliser une substance colorante. Sui vant le cas, il faudra exercer sur la substance 6 une certaine pression.
Dans la forme d'exécution de l'outil qui est représentée aux fig. 3 et 4, la bille traçante 11 s'appuie sur le fond plat 12 du logement 13 par l'intermédiaire de trois billes 14 qui pren nent en outre appui sur une partie cylindrique 15 de la paroi latérale dudit logement.
Ce dernier est d'abord entièrement cylindrique et ce n'est qu'après la mise en place des billes 14 et de la bille 11 que la région de matière 16, dont la forme est représentée en traits mixtes à la fig. 3, est repoussée contre la bille 11 pour former la partie conique 17 du logement 13 ; pour que la bille 11 soit retenue, il faut évidem ment que le centre de la bille 11 se trouve à l'intérieur de ce logement et que le plus petit diamètre de l'ouverture à travers laquelle la bille 11 fait saillie hors de la broche 18 soit plus petit que le diamètre de cette bille 11. Le perçage axial 7 qui aboutit au logement 13 sert à l'amenée de liquide tout comme dans la première forme d'exécution.
Pour graver la surface lisse 5 on procède comme décrit plus haut. La réaction de la surface 5 sur la bille 11 est transmise sur la broche 12 par les trois billes 14 ; elle est donc répartie sur ces trois billes, puis encore sur la surface plane 12 et la surface cylin drique 15. Le procédé sus-décrit, qu'il soit mis en #uvre au moyen de l'outil selon les fig. 1 et 2 ou par l'outil selon les fig. 3 et 4, trouve une application particulièrement avantageuse dans la gravure de surfaces lisses situées a) sur des pièces en acier inoxydable qui se laisse très difficilement travailler par enlèvement de copeaux par une fraise ou un burin et qui use très vite un tel outil ;
b) sur une couche superficielle très mince d'or telle qu'on la trouve sur des pièces plaqué-or ; en effet, il a pu être cons taté que la gravure par le procédé décrit ne blesse pas cette couche si celle-ci a l'épaisseur habituelle de quelque 20 microns du plaqué-or ; le métal de base reste donc pleinement protégé contre la corrosion. Une application très intéressante du pro cédé est la gravure de surfaces polies, qu'elles soient situées sur une pièce en acier inoxy dable, sur une couche superficielle d'or d'une pièce plaqué-or ou sur une autre. pièce, étant donné que cette gravure ne porte pas atteinte au fini parfait d'une telle surface polie et que, par conséquent, il est superflu de procéder à un nouveau polissage. La gravure peut donc être effectuée par un revendeur ou un détaillant.
Il importe, en outre, de noter que si la broche de l'outil utilisé est biseautée à sa base, comme indiqué en 19 aux fig. 1 et 3, le procédé peut sans autre être appliqué à la gravure de surfaces faiblement courbées (concaves ou convexes) telles qu'on les trouve souvent sur les couvercles de boites de montres, sans que la broche doive être inclinée pour rester exacte ment perpendiculaire à la portion de surface avec laquelle la bille traçante est en contact. Il suffit que la pression soit exercée dans une direction dont l'angle avec la normale à ladite portion de surface ne dépasse pas 30,1.
Process for etching a smooth surface, tool for carrying out the process and application of the process Certain materials, in particular stainless steel, are difficult to work with a milling cutter or chisel.
Considering more particularly the engraving of these materials, it has been observed that neither engraving with a milling cutter or a burin, nor electric engraving, nor chemical engraving, nor striking by means of punches are really satisfactory.
The object of the present patent is to overcome these difficulties and comprises a method for etching a smooth surface, characterized in that a ball is caused to roll on this surface, while exerting a determined pressure on the ball, so that the ball draw a groove in the surface, the depth of which is a fraction of the radius of the ball. This process makes it possible to engrave very cleanly, without removing chips.
The patent also includes a tool for implementing this method, characterized in that it comprises a spindle having at one of its ends a housing in which a ball is held so as to be able to turn on itself. without being able to move elsewhere.
The patent further comprises the application of said method to the etching of a polished surface. An implementation of the claimed method will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawing, in which FIG. 1 is a partial schematic view, in longitudinal section, of a first embodiment of the tool and of the part to be engraved, on a greatly enlarged scale; fig. 2 is a section taken along the line <I> 11-11 </I> of FIG. 1;
fig. 3 is a partial view, in longitudinal section, of a second embodiment of the tool, and FIG. 4 is a section taken along the line <I> IV-IV </I> of FIG. 3. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a ball 1 turns freely, without being able to move otherwise, in a housing 2 hollowed out in a spindle 3.
The ball 1 must have a greater hardness than the layer of material 4 on which the surface 5 is located and which receives the engraving. The ball may be made, as the case may be, of hardened steel, hard metal (tungsten carbide, for example), hard stone (corundum, for example). The ball has very little play in its housing, like a ball in a ballpoint pen. This clearance allows a substance 6, liquid, viscous or pulverulent, contained in a reservoir formed by a central longitudinal bore 7 of the spindle 3, to form a continuous film on the ball.
The substance will in most cases be a lubricant, preferably one of those lubricants which have some molybdenum sulfide content.
To etch the smooth surface 5, the ball 1 is made to roll on this surface, while exerting a determined pressure on the ball, in a direction at least approximately perpendicular to the surface 5, so that the depression of the ball in the surface leaves a groove 8 whose depth is a fraction of the radius of the ball, and this without chip removal. It has been observed that the wall of this groove has a very smooth, shiny surface. The beads 9 located at the transition from this surface to the surface 5 are so shallow that it is practically impossible to see them with the naked eye if the diameter of the ball does not exceed 0.8 mm.
Tests have shown that it is possible to use, at least if the material 4 is not very hard, a substance 6 which is corrosive to this material. This substance must obviously not attack the surfaces of the tool with which it comes in contact. In this way, the appearance (the color) of the surface of the groove 8 can be altered. In addition, it is possible to envisage using a coloring substance. If so, a certain amount of pressure will have to be exerted on substance 6.
In the embodiment of the tool which is shown in FIGS. 3 and 4, the tracer ball 11 rests on the flat bottom 12 of the housing 13 by means of three balls 14 which further bear on a cylindrical part 15 of the side wall of said housing.
The latter is first entirely cylindrical and it is only after the installation of the balls 14 and the ball 11 that the region of material 16, the shape of which is shown in phantom in FIG. 3, is pushed against the ball 11 to form the conical part 17 of the housing 13; for the ball 11 to be retained, it is obviously necessary that the center of the ball 11 is inside this housing and that the smallest diameter of the opening through which the ball 11 protrudes out of the pin 18 is smaller than the diameter of this ball 11. The axial bore 7 which ends in the housing 13 serves to supply liquid as in the first embodiment.
To etch the smooth surface 5, the procedure is as described above. The reaction of the surface 5 on the ball 11 is transmitted to the pin 12 by the three balls 14; it is therefore distributed over these three balls, then again on the flat surface 12 and the cylindrical surface 15. The above-described method, whether it is implemented by means of the tool according to FIGS. 1 and 2 or by the tool according to fig. 3 and 4, finds a particularly advantageous application in the engraving of smooth surfaces located a) on stainless steel parts which can be worked with very difficult by removing chips by a milling cutter or a chisel and which very quickly wears out such a tool;
b) on a very thin surface layer of gold as found on gold-plated coins; in fact, it could be noted that the etching by the method described does not injure this layer if the latter has the usual thickness of some 20 microns of gold-plated; the base metal therefore remains fully protected against corrosion. A very interesting application of the process is the engraving of polished surfaces, whether they are located on a stainless steel part, on a surface layer of gold of a gold-plated part or on another. part, given that this engraving does not affect the perfect finish of such a polished surface and that, therefore, it is unnecessary to carry out a new polishing. The engraving can therefore be carried out by a reseller or a retailer.
It is also important to note that if the spindle of the tool used is bevelled at its base, as indicated at 19 in fig. 1 and 3, the process can without further be applied to the engraving of slightly curved surfaces (concave or convex) such as they are often found on the lids of watch cases, without the spindle having to be inclined to remain exactly perpendicular. to the portion of the surface with which the tracer ball is in contact. It suffices that the pressure be exerted in a direction the angle of which with the normal to said surface portion does not exceed 30.1.