EP0028418A1 - Procédé et dispositif pour le sciage de pierres et marbres - Google Patents
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- B28D1/125—Saw chains; rod-like saw blades; saw cables with exchangeable cutter bits or cutter segments
Definitions
- the invention relates to the sawing of stones and marbles, in particular for the extraction of quarries.
- wear pads consisting of a tungsten carbide base on which is directly formed, by the application of high pressure and high temperature, a layer of synthetic diamond. Such wear pads give extremely interesting results in the working of metals and even relatively abrasive composite materials.
- the drilling head was provided with helical series of such plates, fixed by brazing at a significant negative cutting angle of the order of 15 ° and used with a cutting speed of 30 to 40 m / s as used. for grinding wheels.
- the object of the invention is to use diamond carbide wear plates of the above type on the links of a chain for cutting stones or marbles while eliminating the above drawbacks, that is to say in particular heavy wear, overheating and the high cost of restoring tools.
- the invention consists in working at low speed, from 1.60 to 3 m / s with a small negative cutting angle of 3 to 6 °.
- the invention also consists in using diamond plates of circular or polygonal shape with multiple symmetries and in mechanically fixing them in one-piece metal links so that they can easily be rotated on themselves by a certain angle at each tool restoration.
- the invention also consists in mounting in the cutting chain successive sequences each comprising a large number of different links between them in an evolutionary manner so that the geometric axes of the various plates of these links successively occupy the positions corresponding to generators regularly spaced on a half-cone of revolution having for axis the axis of the chain and for half-angle at the top the aforementioned negative cutting angle of 3 to 6 °, so that each insert only works according to a arc reduced from its periphery.
- the saw chain shown in fig. 1 is of a conventional design, as well as its drive and its guidance which have not been shown. It includes in particular an alternation of tool-carrying links such as la and lb joined together by connecting links 2. in the form of a double yoke of a conventional embodiment.
- Each of the tool-carrying links is made up of a single piece of steel.
- this one-piece piece comprises a body 1a, extended at each end by a narrower tab 3a of articulation with the links 2, and surmounted by a cutting head 4a carrying a cutting insert 5a.
- This plate 5a has a tungsten carbide base covered on its upper working face by a layer of diamond. It can in particular be constituted by the product manufactured by the General Electric Company and sold under the brand name STRATAPAX.
- a cylindrical shape of revolution is preferably chosen, which allows its mechanical fixing in the head 4a by practicing in the latter a cylindrical counterbore opening at the periphery and in which the plate 5a is exactly embedded, and the latter is locked in place by a locking plate 6a tightened by a locking screw 7.
- the links lb and lc are identical in all respects to the links except that their plates 5b and 5c are respectively offset slightly to the right for one and to the left for the other.
- the links ld, le and lf are also identical to the previous ones except that they each have two counterbores to receive two plates respectively 5d to 5f, which are arranged symmetrically and move away from each other gradually while approaching the base.
- the shape of their heads 4b to 4f and of their clamping plates 6d to 6f naturally evolves accordingly.
- the nine diamond plates in each sequence of six links are preferably all identical and have been assigned a corresponding index only to refer to their respective positions.
- each of the nine inserts works only with a limited arc and with a negative cutting angle of 3 to 6 °.
- This double result is obtained by ensuring that the geometric axis of each insert, that is to say consequently the axis of the corresponding cylindrical counterbore in the head of the corresponding link, meets the axis of the chain, and this at a constant distance from the wafer; on the other hand the angle of offset of each of these axes with respect to the previous one around the axis of the chain is also constant.
- the chain thus formed is driven at a relatively low linear speed of 1.60 to 3 m / s, which therefore requires only a small motive force, with as a consequence a slight heating only requiring '' a small amount of cooling water.
- this cutting speed and the low negative cutting angle an extremely reduced wear is obtained which allows working for whole days without having to stop the saw for restoration.
- it suffices to unlock the locking screws 7a to 7f and to turn the plates on themselves by a reduced angle corresponds in principle to the common length of the arcs 10a to 10f.
- the saw chain can be reused, considerably reducing and spacing down time lization, which greatly increases production, and therefore greatly reduces the cost price of m 2 sawn compared to traditional means.
- the half-cone of revolution exposed above could have a more flattened configuration in the direction of advance, and be for example semi-elliptical, by distributing the successive spacings of the axes on this cone so as to have arcs cutting lengths of substantially equal length.
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Abstract
Description
- L'invention concerne le sciage des pierres et marbres, notamment pour l'extraction des carrières.
- Pour réaliser cette opération il est connu d'utiliser une scie à chaîne, mais la chaîne utilisée s'use extrêmement rapidement, même avec des parties coupantes en carbure de tungstène, ce qui oblige constamment à arrêter le travail pour un réaffûtage. Il en résulte une faible productivité et en même temps une grande consommation de plaquettes carbure et de maillons de chaîne sur lesquels ces plaquettes sont en général brasées.
- Il est connu également d'utiliser des outils à concrétion diamantée, constituée le plus souvent par de petits diamants naturels industriels englobés dans une masse de cuivre ou d'un autre métal. Ces outils nécessitent une grande vitesse de rotation et un effort important, par conséquent une grande dépense d'énergie conduisant à un grand échauffement qui exige un refroidissement permanent. De plus, l'usure des outils reste extrêmement importante compte tenu de leur coût élevé.
- Dans l'usinage des métaux, des travaux récents ont permis de mettre au point des plaquettes d'usure constituées par une base en carbure de tungstène sur laquelle est constituée directement, par l'application de haute pression et de haute température, une couche de diamant synthétique. De telles plaquettes d'usure donnent des résultats extrêmement intéressants dans le travail des métaux et même des matériaux composites relativement abrasifs.
- On a naturellement essayé d'utiliser ces mêmes plaquettes dans le forage des roches, en particulier pour constituer les trépans de forage. Pour cela la tête de forage était munie de séries hélicoïdales de telles plaquettes, fixées par brasage selon un angle de coupe négatif important de l'ordre de 15° et utilisées avec une vitesse de coupe de 30 à 40 m/s comme on en utilise pour les meules.
- Le but de l'invention est d'utiliser des plaquettes d'usure en carbure diamanté du type précédent sur les maillons d'une chaîne de coupe de pierres ou marbres tout en éliminant les inconvénients précédents, c'est-à-dire en particulier l'usure importante, l'échauffement et le coût élevé de restauration des outils.
- L'invention consiste à travailler à faible vitesse, de 1,60 a'3 m/s avec un angle de coupe négatif faible de 3 à 6°. L'invention consiste d'autre part à utiliser des plaquettes diamantées de forme circulaire ou polygonale à symétries multiples et à les fixer mécaniquement dans des maillons métalliques monoblocs de manière à pouvoir facilement les faire tourner sur elles-mêmes d'un certain angle à chaque restauration d'outillage. Enfin, l'invention consiste également à monter dans la chaîne de coupe des séquences successives comportant chacune un grand nombre de maillons différents entre eux d'une façon évolutive de manière que les axes géométriques des diverses plaquettes de ces maillons occupent successivement les positions correspondant à des génératrices régulièrement espacées sur un demi-cône de révolution ayant pour axe l'axe de la chaîne et pour demi-angle au sommet l'angle négatif de coupe précité de 3 à 6°, de sorte que chaque plaquette ne travaille que selon un arc réduit de sa périphérie.
- D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel :
- la fig. 1 représente, vu de profil, un fragment de la chaîne de coupe;
- les fig. 2a à 2f représentent respectivement vu en bout les divers maillons d'une séquence;
- les fig. 3a à 3f représentent respectivement ces mêmes maillons vus de dessus;
- la fig. 4 représente à grande échelle la section du fond du trait de sciage obtenu.
- La chaîne de sciage représentée sur la fig. 1 est d'une conception classique, ainsi que son entraînement et son guidage qui n'ont pas été représentés. Elle comporte notamment une alternance de maillons porte-outils tels que la et lb réunis entre eux par des maillons de liaison 2.en forme de double chape d'une réalisation classique.
- Chacun des maillons porte-outils est constitué par une pièce d'acier monobloc. Par exemple pour le premier maillon d'une séquence cette pièce monobloc comporte un corps la, prolongé à chaque extrémité par une patte plus étroite 3a d'articulation avec les maillons 2, et surmonté par une tête de coupe 4a portant une plaquette de coupe 5a.
- Cette plaquette 5a comporte une base en carbure de tungstène recouverte sur sa face supérieure de travail par une couche de diamant. Elle peut en particulier être constituée par le produit fabriqué par la Société General Electric et vendu sous le nom de marque STRATAPAX. Conformément à l'invention on choisit de préférence une forme cylindrique de révolution, ce qui permet sa fixation mécanique dans la tête 4a en pratiquant dans celle-ci un lamage cylindrique débouchant à la périphérie et dans lequel la plaquette 5a vient exactement s'enchâsser, et celle-ci se trouve bloquée en place par une plaque de blocage 6a serrée par une vis de blocage 7.
- Les maillons lb et lc sont en tous points identiques aux maillons la sauf que leurs plaquettes 5b et 5c sont respectivement déportées légèrement vers la droite pour l'un et vers la gauche pour l'autre. Enfin, les maillons ld, le et lf sont également identiques aux précédentes sauf qu'ils comportent chacun deux lamages pour recevoir deux plaquettes respectivement 5d à 5f, qui sont disposées symétriquement et vont en s'écartant progressivement tout en se rapprochant de la base. La forme de leurs têtes 4b à 4f et de leurs plaques de serrage 6d à 6f évolue naturellement en conséquence.
- Les neuf plaquettes diamantées de chaque séquence de six maillons sont de préférence toutes identiques et on ne les a affectées d'un indice correspondant que pour faire référence à leurs positions respectives.
- En effet, conformément à l'invention chacune des neuf plaquettes ne travaille que selon un arc limité et avec un angle de coupe négatif de 3 à 6°. Ce double résultat est obtenu en faisant en sorte que l'axe géométrique de chaque plaquette, c'est-à-dire par conséquent l'axe du lamage cylindrique correspondant dans la tête du maillon correspondant, rencontre l'axe de la chaîne, et ceci à une distance constante de la plaquette; d'autre part l'angle de décalage de chacun de ces axes par rapport au précédent autour de l'axe de la chaîne est également constant.
- Pour mieux comprendre cette géométrie, il suffit de supposer par la pensée que l'on superpose géométriquement les six maillons et leurs plaquettes à une même position de maillons par translation le long de l'axe de la chaîne. Dans ce cas, les divers axes 8a à 8f des plaquettes et des lamages, comme représentés sur la fig. 4, sont tous concourants en un point unique 9 situé à une distance du plan commun de coinci- dence des diverses plaquettes qui est déterminée de manière que l'angle aigü formé par chacun de ces axes avec l'axe de la chaîne soit égal à l'angle d'incidence négative souhaitée, c'est-à-dire de 3 à 6°. Il en résulte par conséquent que les neuf axes 8a à 8f se trouvent tous disposés selon des génératrices d'un demi-cône de révolution axé sur l'axe de la chaîne. En outre, en vertu de la deuxième condition, ces axes sont équidistants sur ce cône.
- Grâce à cela, on obtient comme représenté sur la fig. 4 que les divers arcs 10a à lOf, selon lesquels les plaquettes correspondantes 5a à 5f travaillent, sont tous des arcs égaux et de faible étendue régulièrement répartis selon un demi- cercle ondulé. L'ensemble de la figure représente la forme du fond du trait de sciage produit par la scie dans la masse de pierre désignée par 11, l'avance de la scie se faisant naturellement dans le sens de la flèche 12 qui est le plan de circulation de la chaîne de la manière usuelle. Pour cette raison les arcs latéraux 10f se prolongent en réalité vers l'arrière par les tangentes 13 parallèles à 12.
- Conformément à l'invention, la chaîne ainsi constituée est entraînée à une vitesse linéaire relativement faible de 1,60 à 3 m/s, ce qui ne nécessite par conséquent qu'une faible force motrice, avec comme conséquence un faible échauffement ne nécessitant qu'une faible quantité d'eau de refroidissement. En outre, grâce à cette vitesse de coupe et à l'angle de coupe négatif faible, on obtient une usure extrêmement réduite qui permet de travailler des journées entières sans avoir à arrêter la scie pour une restauration. Enfin, lorsqu'une telle restauration s'avère nécessaire, il suffit de débloquer les vis de blocage 7a à 7f et de tourner les plaquettes sur elles-mêmes d'un angle réduit correspond en principe à la longueur commune des arcs 10a à lOf. Après reblocage des vis de blocage, la chaîne de sciage peut être réutilisée en réduisant et en espacant considérablement les temps d'immobilisation, ce qui augmente beaucoup la production, et de ce fait diminue fortement le prix de revient du m2 scié par rapport aux moyens traditionnels.
- Bien entendu, le même résultat pourrait être atteint si, au lieu d'utiliser une forme entièrement de révolution pour les plaquettes, on leur donnait une forme polygonale ou à symétries multiples, par exemple hexagonale, permettant de les monter dans un certain nombre de positions différentes. Dans ce cas, l'alvéole de logement de chaque plaquette dans les têtes des maillons serait plus délicat à réaliser, mais.pourrait être fraisé en bout en utilisant pour les sommets de la plaquette des angles arrondis d'une manière connue.
- En variantes, le demi-cône de révolution exposé plus haut pourrait avoir une configuration plus aplatie dans le sens de l'avance, et être par exemple semi-elliptique, en répartissant les écartements successifs des axes sur ce cône de manière à avoir des arcs de coupe de longueurs sensiblement égales.
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