FR2685481A1 - Procede de polissage d'eprouvettes, machines pourvues de moyens en vue de la mise en óoeuvre de ce procede et eprouvettes ainsi polies. - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un procédé de polissage de pièce longiligne (2) telle une éprouvette (2) destinée à être sollicitée selon son axe longitudinal. Il est caractérisé en ce que: - on oriente et actionne les moyens assurant les mouvements relatifs de la surface technique et de la surface abrasive (8a) commandant la coupe de manière telle qu'on opère l'abrasion selon une direction au moins sensiblement parallèle à l'axe longitudinal (3) afin que la dite coupe s'opère ainsi selon des hélices très allongées tendant vers une parallèle à l'axe (3), - on associe les moyens de maintien de l'outil à un axe d'oscillation qui, lorsque la pièce est saisie par ses propres moyens de maintien, est situé à une certaine distance des dits moyens de maintien et on fait reposer la surface abrasive sur l'éprouvette de sorte que la pression ne résulte que des forces de gravité s'exercant sur l'équipage mobile, et - on exécute une série importante de mouvements de translation de l'outil le long de l'axe longitudinal de la pièce à polir.
Description
L'invention se rapporte à un procédé de polissage de pièces longilignes telles des éprouvettes et aux machines pourvues des moyens en vue de la mise en oeuvre de ce procédé ainsi qu'aux éprouvettes ainsi polies.
Pour caractériser les materiaux, il est connu d'effectuer des essais, par exemple de traction mais aussi de fatigue, sur des éprouvettes qui, généralement, ont une forme allongée et une taille pouvant être normalisée.
La sollicitation mécanique est généralement appliquée selon l'axe longitudinal de ltéprouvette et seule la a partie centrale, appelée fût de l'éprouvette, est prise en compte pour la mesure des paramètres d'essais.
Pour localiser les premiers effets des sollicitations dans cette zone, il est nécessaire que le chargement y soit supérieur, ce qui implique une section du fût inférieure à celle du reste do l'éprouvette et des rayons de raccordement suffisants pour limiter les concentrations de contraintes dans les conges.
Le fût et les congés définissent la surface dite technique de l'éprouvette.
Les sections plus importantes des extrémités de l'éprouvette facilitent également sa fixation sur une machine d'essai, par exemple, à l'aide de mors.
De telles éprouvettes sont réalisées par usinage du matériau, cet usinage débutant généralement par un ébauchage déterminant la surface technique de l'éprouvette.
En dehors de la forme et des dimensions de l'éprouvette, des niveaux de sollicitations et du type d'environnement, interviennent, pour définir la durée de vie, des paramètres liés au matériau et à l'état de surface du fût de l'éprouvette.
Notamment dans le cas d'éprouvettes de section circulaire, l'usinage s 'opère par un tournage et/ou une rectification plus ou moins grossière qui, malheureusement, crée sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'éprouvette des stries relativement profondes.
Les traces laissées par ce mode de génération, compte tenu des vitesses relatives de ces mouvements, sont des sillons quasiment perpendiculaires à l'axe de l'éprouvette et d'un profil aigu dû à l'arrachement de la matière.
Ces traces sont le siège de concentrations de contraintes et faussent les résultats des essais et peuvent être trés préjudiciables à la durée de vie de la plupart des matériaux.
De plus, une observation efficace impose, aprés ébauchage au tour et/ou par rectification plus ou moins grossière, un polissage de la surface technique pour parvenir à un certain facteur d'état de surface dit rugosité qui reste inférieur à quelques nicrons tel que, par exemple, le définit en FRANCE la norme NF E05-015.
Cete observation se fonde sur des variations de brillance, déformations, micro-fissures, etc ... initiées par les sollicitations.
Pour effectuer un polissage de pièces diverses, on connaît (W0-87.02289) une machine assurant une rectification fine et qui comprend à cet effet
- des moyens de maintien de la pièce à polir dans une position définie par rapport à des axes de référence,
- des moyens d'abrasion constitués d'un outil présentant une surface d'abrasion et de moyens ae maintien de l'outil dans une position définie par rapport aux dits axes de référence,
- des moyens d'application locale, de la surface abrasive contre la surface technique, sous une pression déterminée,
- des moyens assurant les mouvements relatifs de la surface technique et de la surface abrasive pour assurer, par référence à un usinage classique, les déplacements nécessaires à la coupe ctest à dire le polissage d'une bande transversale de surface technique occupant une position déterminée au long de l'axe longitudinal de la pièce et,
- des moyens assurant les mouvements relatifs de la surface technique et de la surface abrasive pour commander, par référence à un usinage classique, les déplacements nécessaires à l'avance c'est à dire les déplacements de la position au long du dit axe longitudinal de la bande transversale de surface techniSe en cours de polissage.
- des moyens de maintien de la pièce à polir dans une position définie par rapport à des axes de référence,
- des moyens d'abrasion constitués d'un outil présentant une surface d'abrasion et de moyens ae maintien de l'outil dans une position définie par rapport aux dits axes de référence,
- des moyens d'application locale, de la surface abrasive contre la surface technique, sous une pression déterminée,
- des moyens assurant les mouvements relatifs de la surface technique et de la surface abrasive pour assurer, par référence à un usinage classique, les déplacements nécessaires à la coupe ctest à dire le polissage d'une bande transversale de surface technique occupant une position déterminée au long de l'axe longitudinal de la pièce et,
- des moyens assurant les mouvements relatifs de la surface technique et de la surface abrasive pour commander, par référence à un usinage classique, les déplacements nécessaires à l'avance c'est à dire les déplacements de la position au long du dit axe longitudinal de la bande transversale de surface techniSe en cours de polissage.
Dans cette machine, l'outil d'abrasion consiste en une meule cylindrique de grand diamètre par rapport à celui de la pièce et dont l'axe de rotation est parallèle à l'axe longitudinal de la pièce.
Les moyens d'application de la meule contre la pièce consistent en un contre poids relié à un cable passant sur des poulies de renvoi.
Malheureusement, si cette machine permet de diminuer la rugosité de la pièce, le diamètre et l'orientation de la meule ne permettent pas le polissage de congés semblables à ceux que présentent les éprouvettes et cette meule, vu l'orientation de son axe, provoque elle-ême des micro stries qui sont également orientées sensiblement perpendiculairement à cet axe longitudinal et qui, bien qu'invisibles à l'oeil nu, sont toujours le siège de concentrations de contraintes.
En outre, le moyen d'application est de montage complexe et surtout ne permet pas des avances rapides du moyen d'abrasion c'est à dire des déplacements rapides selon l'axe longitudinal de la pièce.
On connait des rectifieuses (GB-981.55O) dont la meule est oriente avec son axe perpendiculaire à l'axe longitudinal de la pièce de manière que les stries soient parallèles à l'axe de la pièce mais dans ces rectifieuses, le porte outil est rigidement positionné par rapport à l'axe de l'outil et ne permet pas de suivre des variations de distance tout en gardant une pression sensiblement constante comme cela est nécessaire pour le polissage d'éprouvettes.
Afin de remédier à ces inconvénients, le polissage est généralement réalisé avec de l'abrasif en feuilles que l'opérateur presse du doigt sur la surface technique en déplaçant le doigt pour, en plusieurs passes, polir toute la surface
Cela nécessite une grande dextérité et demande un temps non négligeable.
Cela nécessite une grande dextérité et demande un temps non négligeable.
Cette méthode manuelle ne permet pas d'obtenir un polissage reproductible.
Il n'est pas possible de contrôler si le polissage a été obtenu par de nombreuses passes fines ou par des passes plus grossières suivies d'une passe plus fine, ces passes plus grossières étant caractérisées par une pression d'appui de l'abrasif plus importante ce qui induit des contraintes qui modifient les résultats des essais.
On connaît également une machine de polissage d'éprouvettes faisant agir sur une éprouvette une bande d'abrasif appuyée localement par une molette en matériau souple reproduisant l'action du doigt mais le défilement de la bande d'abrasif aprés enroulement partiel sur l'éprouvette crée toujours des micro-stries sensiblement perpendiculaires à l'axe.
Un des résultats visés par l'invention est un procédé et une machine de polissage qui calquent le polissage manuel sans présenter les inconvénients précités.
A cet effet, l'invention a pour obJet un procédé de type précité notamment caractérisé en ce que
- on oriente et actionne les moyens assurant les mouvements relatifs de la surface technique et de la surface abrasive commandant la coupe de manière telle qu'on opère l'abrasion selon une direction au moins sensiblement parallèle à l'axe longitudinal afin que la dite coupe s'opère ainsi selon des hélices trés allongées tendant vers une parallèle à l'axe et ne perturbant donc pas les essais,
- afin d'assurer a la surface abrasive une pression sensiblement constante en sa zone de contact avec la surface technique, on associe les moyens de maintien de l'outil à un axe d'oscillation qui, lorsque la pièce est saisie par ses propres moyens de maintien, est situé à une certaine distance des dits moyens de maintien et on fait reposer la surface abrasive sur l'éprouvette de sorte que la pression ne résulte que des forces de gravité s'exercant sur l'équipage mobile, et
- on exécute une série importante de mouvements de translation de l'outil abrasif le long de l'axe longitudinal de la pièce à polir.
- on oriente et actionne les moyens assurant les mouvements relatifs de la surface technique et de la surface abrasive commandant la coupe de manière telle qu'on opère l'abrasion selon une direction au moins sensiblement parallèle à l'axe longitudinal afin que la dite coupe s'opère ainsi selon des hélices trés allongées tendant vers une parallèle à l'axe et ne perturbant donc pas les essais,
- afin d'assurer a la surface abrasive une pression sensiblement constante en sa zone de contact avec la surface technique, on associe les moyens de maintien de l'outil à un axe d'oscillation qui, lorsque la pièce est saisie par ses propres moyens de maintien, est situé à une certaine distance des dits moyens de maintien et on fait reposer la surface abrasive sur l'éprouvette de sorte que la pression ne résulte que des forces de gravité s'exercant sur l'équipage mobile, et
- on exécute une série importante de mouvements de translation de l'outil abrasif le long de l'axe longitudinal de la pièce à polir.
Elle a également pour objet la machine de polissage pourvue des moyens en vue de la mise en oeuvre de ce procédé ainsi qu'aux éprouvettes ainsi polies.
L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-aprês faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement
- figure 1 : un dispositif de polissage selon l'invention,
- figure 2 : une pièce à polir.
- figure 1 : un dispositif de polissage selon l'invention,
- figure 2 : une pièce à polir.
En se reportant au dessin, on voit que la machine 1 est destinée au polissage d'une pièce 2 de forme longiligne, telle une éprouvette 2 destinée à être sollicitée selon son axe longitudinal 3 par une machine d'essai (non représentée).
Seule la partie médiane 4 encore appelée fflt est prise en compte pour la mesure des paramètres d'essais.
Dans le cas d'éprouvettes d'essai, sa dimension transversale est généralement de l'ordre de quatre à quinze millimètres et sa longueur à polir rarement plus de l'ordre de cent millimètres.
Pour localiser les premiers effets des sollicitations dans cette zone médiane 4, la section prise au niveau de cette zone 4 est inférieure à la section prise au niveau des extrémités 5 de 1 'éprouvette et et pour éviter des concentrations de contraintes, ces sections se raccordent par des larges congés ou arrondis R calculés en fonction des sections et dimensions de la pièce longiligne.
Pour les dimensions précitées, ces arrondis R ont au moins quatre nillinètres de rayon.
Cette zone médiane 4 et ces arrondis R constituent ce qu'on appelle la surface technique 10 de la pièce.
Classiquement, une telle machine de polissage 1 comprend
- des moyens 6, 7 de maintien de la pièce à polir 2 dans une position définie par rapport à des axes de référence X, Y,
Z,
- des moyens d'abrasion 8 constitués d'un outil présentant une surface d' abrasion 8a et de moyens de maintien 8c de l'outil dans une position définie par rapport aux dits axes de référence X, Y, Z,
- des moyens 9 d'application de la surface abrasive contre la a surface technique 10, localement et sous une pression déterminée,
- des moyens 8b assurant les mouvements relatifs Mc de la surface technique 10 et de la surface abrasive sa pour assurer, par référence à un usinage classique, les déplacements nécessaires à la coupe c'est à dire au polissage d'au moins une partie d'une bande transversale de surface technique 10 occupant une position déterminée au long de l'axe longitudinal 3 de la pièce 2 et,
- des moyens 11 assurant les mouvements relatifs Ma de la surface technique 10 et de la surface abrasive 8a pour commander, par référence à un usinage classique, les déplacements nécessaires à l'avance c'est à dire les déplacements de la position au long du dit axe longitudinal de la bande transversale de surface technique 10 en cours de polissage ainsi que,
- des moyens 13 assurant les mouvements relatifs au polissage sur toute la dimension transversale de la bande.
- des moyens 6, 7 de maintien de la pièce à polir 2 dans une position définie par rapport à des axes de référence X, Y,
Z,
- des moyens d'abrasion 8 constitués d'un outil présentant une surface d' abrasion 8a et de moyens de maintien 8c de l'outil dans une position définie par rapport aux dits axes de référence X, Y, Z,
- des moyens 9 d'application de la surface abrasive contre la a surface technique 10, localement et sous une pression déterminée,
- des moyens 8b assurant les mouvements relatifs Mc de la surface technique 10 et de la surface abrasive sa pour assurer, par référence à un usinage classique, les déplacements nécessaires à la coupe c'est à dire au polissage d'au moins une partie d'une bande transversale de surface technique 10 occupant une position déterminée au long de l'axe longitudinal 3 de la pièce 2 et,
- des moyens 11 assurant les mouvements relatifs Ma de la surface technique 10 et de la surface abrasive 8a pour commander, par référence à un usinage classique, les déplacements nécessaires à l'avance c'est à dire les déplacements de la position au long du dit axe longitudinal de la bande transversale de surface technique 10 en cours de polissage ainsi que,
- des moyens 13 assurant les mouvements relatifs au polissage sur toute la dimension transversale de la bande.
C'est lorsque la surface technique de la pièce a été ébauchée par un usinage qui en détermine les côtes que l'éprouvette subit un polissage pour lequel la dite éprouvette est, par les moyens de maintien saisie à au moins l'une de ses extrémités.
Ces moyens de maintien 5, 7 sont associés à un chassis (non représenté).
Dans le cas où l'éprouvette est saisie par ses deux extrémités, au moins l'un (6) des moyens 6, 7 de maintien est, par rapport à l'autre, mobile, parallèlement à l'axe longitudinal 3, de manière à permettre le polissage de pièces de longueurs différentes et notamment comprises entre vingt et deux cents millimètres.
Selon une caractéristique essentielle du procédé selon l'invention :
- on oriente et actionne les moyens assurant les mouvements relatifs de la surface technique 10 et ae la surface abrasive 8a commandant la coupe de manière telle qu'on opère 1' abrasion selon une direction au moins sensiblement parallèle à l'axe longitudinal 3 afin que la dite coupe s'opère ainsi selon des hélices trés allongées tendant vers une parallèle à l'axe 3 et ne perturbant donc pas les résultats, - afin d'assurer à la a surface abrasive une pression sensiblement constante en sa zone de contact avec la surface technique, on associe les moyens de maintien 8c de l'outil à un axe 14 d'oscillation qui, lorsque la pièce est saisie par ses propres moyens de maintien 6, 7, est situé à une certaine distance des dits moyens de maintien 6, 7 et on fait reposer la surface abrasive 8a sur l'éprouvette de sorte que la pression ne résulte que des forces de gravité s'exercant sur l'équipage mobile, et
- on exécute une série importante de mouvements de translation de l'outil abrasif le long de l'axe longitudinal de la pièce à polir.
- on oriente et actionne les moyens assurant les mouvements relatifs de la surface technique 10 et ae la surface abrasive 8a commandant la coupe de manière telle qu'on opère 1' abrasion selon une direction au moins sensiblement parallèle à l'axe longitudinal 3 afin que la dite coupe s'opère ainsi selon des hélices trés allongées tendant vers une parallèle à l'axe 3 et ne perturbant donc pas les résultats, - afin d'assurer à la a surface abrasive une pression sensiblement constante en sa zone de contact avec la surface technique, on associe les moyens de maintien 8c de l'outil à un axe 14 d'oscillation qui, lorsque la pièce est saisie par ses propres moyens de maintien 6, 7, est situé à une certaine distance des dits moyens de maintien 6, 7 et on fait reposer la surface abrasive 8a sur l'éprouvette de sorte que la pression ne résulte que des forces de gravité s'exercant sur l'équipage mobile, et
- on exécute une série importante de mouvements de translation de l'outil abrasif le long de l'axe longitudinal de la pièce à polir.
Si la qualité de polissage l'exige, on déplace la surface abrasive en appui sur la pièce selon un sens prédéterminé le long de l'axe longitudinal et, entre chaque passe, on écarte la surface abrasive de la pièce et on ramène le dit outil en une position où on peut recommencer la passe.
Dans un mode préféré de polissaoe,au lieu d'exécuter plusieurs passes en dégageant et ramenant entre elles l'outil à une position initiale, afin de calquer le polissage manuel, par les moyens assurant les mouvements relatifs a de la surface abrasive et de la surface technique pour con. mander l'avance, avant dégagement de l'outil, on exécute une série importante de mouvements alternatifs de translation.
De préférence, c'est sensiblement à même hauteur que l'axe 3 longiligne de la pièce, lorsque celle-ci est saisie par ses propres moyens de maintien 6, 7, qu'on situe l'axe 14 d'oscillation de l'outil.
Avantageusement, c'est au dessus de l'éprouvette qu'on fait reposer la surface d'abrasion 8a.
Les mouvements relatifs de la surface technique et de la surface abrasive peuvent, notamment en cas de polissage de l'alésage d'une éprouvette tubulaire résulter d'un mouvement vibratoire d'amplitude déterminée mais, de préférence, ils résulteront, notamment pour le polissage des surfaces externes d'éprouvettes cylindriques ou prismatiques, d'un mouvement de rotation de l'outil qui consiste alors en une meule de granulométrie adaptée à la finesse de la phase de polissage.
Afin d'opérer la coupe selon des hélices au moins trés allongées
- c'est à une vitesse déterminée que s'opèrent les mouvements relatifs de coupe de la surface abrasive et de la surface technique, et
- c'est à trés faible vitesse par rapport à la vitesse des mouvements précités qu'on opère les éventuels mouvements relatifs de la surface technique et de la surface abrasive selon une direction sensiblement orthogonale à l'axe longitudinal, destinés à faire balayer par l'outil toute la dimension transversale de la bande transversale de surface technique en cours de polissage.
- c'est à une vitesse déterminée que s'opèrent les mouvements relatifs de coupe de la surface abrasive et de la surface technique, et
- c'est à trés faible vitesse par rapport à la vitesse des mouvements précités qu'on opère les éventuels mouvements relatifs de la surface technique et de la surface abrasive selon une direction sensiblement orthogonale à l'axe longitudinal, destinés à faire balayer par l'outil toute la dimension transversale de la bande transversale de surface technique en cours de polissage.
C'est la vitesse de coupe qui est choisie comme vitesse déterminant les autres paramètres de déplacement relatif de l'outil abrasif.
Elle est choisie en fonction des matériaux à polir et de la granulométrie de l'abrasif de manière à s'approcher des conditions d'optimisation qui ont pu être établies auparavant.
Ainsi, dans le cas où l'outil est une meule rotative, clest selon une direction au moins sensiblement orthogonale à l'axe longitudinal de l'éprouvette qu'on oriente l'axe de rotation de outil et qu'on entraîne le dit outil en rotation à la vitesse adaptée.
Afin de renforcer et de réguler la pression de la surface abrasive sur l'éprouvette, on fait en outre agir sur l'équipage mobile un couple développe par un contre poids 9.
La machine 1 pourvue des moyens en vue de la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisée en ce qu'elle comprend
- des moyens assurant les mouvements relatifs Mc de la surface technique 10 et de la surface abrasive 8a commandant la coupe, remarquables en ce qu'ils sont orientés et actionnés de manière à opérer 1 'abrasion selon une direction au moins sensiblement parallèle à l'axe longitudinal 3 de la pièce,
- des moyens assurant à la surface abrasive une pression sensiblement constante en sa zone de contact avec la surface technique comprenant des moyens d'association des moyens de maintien de l'outil à un axe d'oscillation qui, lorsque la pièce est saisie par ses propres moyens de maintien, est situé à une certaine distance des moyens de maintien de sorte que la pression ne résulte que des forces de gravité s'exercant sur l'équipage mobile et,
- des moyens qui exécutent une série importante de mouvements de translation de l'outil abrasif selon l'axe longitudinal de la pièce à polir.
- des moyens assurant les mouvements relatifs Mc de la surface technique 10 et de la surface abrasive 8a commandant la coupe, remarquables en ce qu'ils sont orientés et actionnés de manière à opérer 1 'abrasion selon une direction au moins sensiblement parallèle à l'axe longitudinal 3 de la pièce,
- des moyens assurant à la surface abrasive une pression sensiblement constante en sa zone de contact avec la surface technique comprenant des moyens d'association des moyens de maintien de l'outil à un axe d'oscillation qui, lorsque la pièce est saisie par ses propres moyens de maintien, est situé à une certaine distance des moyens de maintien de sorte que la pression ne résulte que des forces de gravité s'exercant sur l'équipage mobile et,
- des moyens qui exécutent une série importante de mouvements de translation de l'outil abrasif selon l'axe longitudinal de la pièce à polir.
Dans une forme préférée de réalisation des moyens de translation de l'outil abrasif, aU lieu qu'ils dégagent l'outil et le ramenent à une position initiale entre chaque passe, ils exécutent une série importante de mouvements de translation.
Si la qualité du polissage l'exige, dans une forme de réalisation (non représentée), les moyens de translation de l'outil abrasif sont aptes à dégager l'outil entre chaque passe et à le ramener à une même position initiale de départ du polissage de sorte que le polissage se fait uniquement selon un sens prédéterminé.
De préférence, l'axe 14 d'oscillation de l'outil est situé à une même hauteur que l'axe 3 longitudinal de la pièce au dessus de lacuelle repose l'outil.
Dans un mode préféré, l'outil d'abrasion est une meule ayant une forme de rvolution dont, pendant le polissage, l'axe de rotation est, par les moyens de maintien qui lui sont propres, orienté sensiblement orthogonalement à l'axe longitudinal de l'éprouvette et cette meule est mue en rotation à une vitesse prédéterminée alors que les moyens commandant les éventuels mouvements relatifs de la surface abrasive et de la surface technique selon une direction sensiblement orthogonale à l'axe longitudinal 3 sont des moyens assurant des mouvements à trés faible vitesse par rapport à la vitesse circonférentielle de la meule.
Afin de polir également les congés, la meule a un diamètre au plus égal au double du rayon des congés et, par exemple, d'environ six millimètres.
Par exemple, pour une pièce à polir en acier, la meule tourne à trois mille tours/minute tandis que la pièce qui a un diamètre de l'ordre de quatre à quinze riz 1 millimètres tourne à environ dix tours/minute soit une vitesse circonférentielle de l'ordre de 0,012 à 0,047 mètres/minute.
Dans le cas d'une éprouvette prismatique, même si la meule est cylindrique et attaque toute la dimension transversale de la bande, au lieu de la rotation de l'éprouvette au moins l'une des surfaces que sont la surface technique 10 et la surface abrasive 8a est associée à une commande en translation alternative sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'éprouvette de sorte que l'outil balaye toute la bande transversale à une vitesse linéaire sensiblement égale à la vitesse circonférentielle précitée.
De preférence, les moyens 11 assurant les mouvements relatifs Ma de la surface abrasive 8a et de la surface technique 10 en vue de l'avance sont des moyens de commande alternative sur une amplitude assurant un balayage de toute la longueur de la surface technique c'est à dire fût et congés compris et ce, à une fréquence adaptée et, par exemple, dans le cas d'une pièce en acier dont on a évocué plus haut des paramètres de polissage, la fréquence sera de 1 Hz pour une longueur de cent millimètres.
Avantageusement, les dits moyens il sont réglables en amplitude afin d'être adaptés à la longueur spécifique de l'éprouvette à polir.
Ces moyens 11 assurant les mouvements relatifs d'avance Ma consistent par exemple en un système bielle lia manivelle ilb dont la manivelle 115 est mue en rotation autour de l'axe d'un arbre moteur auquel arbre elle est reliée par une pièce telle un plateau îid sur lequel la manivelle est montée par des moyens de réglage lic de l'excentration tels une coulisse radiale.
De préférence, les moyens 11 assurant les mouvements relatifs d'avance Ma agissent sur les moyens de maintien de la surface subissant le mouvement par une tringlerie lia de longueur réglable afin d'être adaptable à la position longitudinale du fût sur l'éprouvette à polir.
La machine comprend un batî présentant un banc portant à l'une de ses extrémités une poupée fixe guidant elle-même l'un des moyens de maintien de la pièce 2 tels un mandrin ou une pointe et un toc.
Sur le banc est éventuellement guidé en translation une poupée mobile pour un autre moyen de maintien de la pièce, laquelle poupée mobile peut être immobilisée en translation sur le banc par tout moyen connu.
Sur le banc, est également guidé en translation un chariot 21 auquel sont associés les moyens de maintien de l'outil.
Ces moyens de maintien de l'outil comprennent un levier 16 articulé par l'une 17 de ses extrémités 17, 18 autour d'un axe 14 parallèle à l'axe 3 longitudinal de la pièce et porté par le chariot précité.
Au levier 16, est associée en plus du poids que constituent le levier 16 et les moyens d'abrasion qu'il porte une masse 15 renforcant la force de contact.
Le centre de gravité de l'équipage mobile ainsi formé peut prendre deux positions singulières, celles-ci étant situées de part et d'autre d'un plan P vertical passant par l'axe d'articulation 14 du levier 16.
Dans la position dite d'appui du levier 16, la a surface abrasive 8a est appuyée avec une force constante sur la pièce à polir.
Dans l'autre position dite relevée, le poids de l'équipage et de la masse 15 maintient cette surface abrasive 8a écartée de la pièce 2 à polir.
Dans cette position relevée, l'équipage mobile vient en appui sur une butée d'arrêt 20.
Pour régler la force d'appui de la surface abrasive 8a sur l'éprouvette 2, dans une forme de réalisation, la masse 15 est interchangeable.
Dans une autre forme de réalisation, la masse 15 peut être fixée à une distance variable de l'axe d'articulation 14.
De préférence, l'équipage est solidaire de l'axe d'articulation 14, lequel est guidé en rotation dans des paliers 22 que présente le chariot 21.
Selon une caractéristique, les moteurs commandant les mouvements de coupe et d'avance sont asynchrones pour éviter que les passages successifs puissent s'opérer toujours en des mêmes points.
Ces moteurs sont de préférence à vitesse de rotation réglable ce qui permet en modifiant entre chaque polissage le rapport entre les vitesses de déplacement de pouvoir réaliser un polissage dit croisé.
L'inclinaison de l'hélice est contrlable par l'intermédiaire des vitesses.
Ce mode de fonctionnement n'est bien sur utilisé que comme étape intermédiaire de polissage.
Dans la phase de finition, il est bien entendu que la vitesse de la meule reste toujours suffisante pour réaliser l'abrasion suivant un axe sensiblement parallèle à l'axe longiligne de la pièce à polir.
Claims (10)
1. Procédé de polissage de pièce longiligne (2) telle une éprouvette (2) destinee à être sollicitée selon son axe longitudinal (3) dont
- pour localiser les premiers effets des sollicitations dans cette zone médiane (4), la section prise au niveau de cette zone (4) est inférieure à la section prise au niveau des extrémités (5) de l'éprouvette et pour éviter des concentrations de contraintes, ces sections se raccordent par des larges congés ou arrondis (R) et notamment d'au moins quatre millimètres de rayon,
- cette zone médiane (4) et ces arrondis (R) constituent ce qu'on appelle la surface technique (10) de la pièce,
lequel procédé est mis en oeuvre à l'aide d'une machine de polissage qui comprend
- des moyens (6, 7) de maintien de la pièce à polir (2) dans une position définie par rapport à des axes de référence (X, Y, Z),
- des moyens d'abrasion (8) constitués d'un outil présentant une surface d'abrasion (8a) et de moyens de maintien (8c) de l'outil dans une position définie par rapport aux dits axes de référence (X, Y, Z),
- des moyens (9) d'application de la surface abrasive contre la surface technique (10), localement et sous une pression déterminée,
- des moyens (8b) assurant les mouvements relatifs de la surface technique (10) et de la surface abrasive (8a) pour assurer, par référence à un usinage classique, les déplacements nécessaires à la coupe c'est à dire au polissage d'au moins une partie d'une bande transversale de surface technique (10) occupant une position déterminée au long de l'axe longitudinal (3) de la pièce (2) et,
- des moyens (11) assurant les mouvements relatifs (Ma) de la surface technique (10) et de la surface abrasive (8a) pour commander, par référence à un usinage classique, les déplacements nécessaires à l'avance c'est à dire les déplacements de la position au long du dit axe longitudinal de la bande transversale de surface technique (10) en cours de polissage ainsi que,
- des moyens assurant les mouvements relatifs au polissage sur toute la dimension transversale de la bande,
CARACTERISE en ce que
- on oriente et actionne les moyens assurant les mouvements relatifs de la surface technique (10) et de la surface abrasive (8a) commandant la coupe de manière telle qu'on opère 1 'abrasion selon une direction au moins sensiblement parallèle à l'axe longitudinal (3) afin que la dite coupe s'opère ainsi selon des hélices trés allongées tendant vers une parallèle à l'axe (3) et ne perturbant donc pas les résultats,
- afin d'assurer à la surface abrasive une pression sensiblement constante en sa zone de contact avec la surface technique, on associe les moyens de maintien de l'outil à un axe d'oscillation qui, lorsque la pièce est saisie par ses propres rnoyens de maintien, est situé à une certaine distance des dits moyens de maintien et on fait reposer la surface abrasive sur l'éprouvette de sorte que la pression ne résulte que des forces de gravité s'exercant sur l'équipage mobile, et
- on exécute une série importante de mouvements de translation de l'outil le long de l'axe longitudinal de la pièce à polir.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'afin d'operer la coupe selon des hélices au moins trés allongées
- c'est à une vitesse déterminée que s'opèrent les mouvements relatifs de coupe de la surface abrasive et de la surface technique, et
- c'est à trés faible vitesse par rapport à la vitesse des mouvements précités qu'on opère les éventuels mouvements relatifs de la surface technique et de la surface abrasive selon une direction sensiblement orthogonale à ' l'axe longitudinal, destinés à faire balayer par l'outil toute la dimension transversale de la bande transversale de surface technique en cours de rectification.
3. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que, dans le cas où l'outil est une meule rotative, c'est selon une direction au moins sensiblement orthogonale à l'axe longitudinal de l'éprouvette qu'on oriente l'axe de rotation de l'outil et qu'on entraîne le dit outil en rotation à trés grande vitesse.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'afin de renforcer et de réguler la pression de la surface abrasive sur l'éprouvette, on fait en outre agir sur l'équipage mobile un couple développé par un contre poids.
5. Machine de polissage en vue de la mise en oeuvre du procédé selon au moins l'une quelconque des revendications 1 à 4 comprenant
- des moyens (6, 7) de maintien de la pièce à polir (2) dans une position définie par rapport à des axes de référence (X, Y, Z),
- des moens d'abrasion (8) constitués d'un outil présentant une surface d'abrasion (Sa) et de moyens de maintien de l'outil (8c) dans une position définie par rapport aux dits axes de référence (X, Y, Z),
- des moyens (9) d'application de la surface abrasive contre la surface technique (10), localement et sous une pression déterminée,
- des moyens (8b) assurant les mouvements relatifs de la surface technique (10) et de la surface abrasive (8a) pour assurer, par référence à un usinage classique, les déplacements nécessaires à la coupe c'est à dire au polissage d'au moins une partie d'une bande transversale de surface technique (10) occupant une position déterminée au long de l'axe longitudinal (3) de la pièce (2) et,
- des moyens (11) assurant les mouvements relatifs (Ma) de la surface technique (10) et de la surface abrasive (8a) pour commander, par référence à un usinage classique, les déplacements nécessaires à l'avance c'est à dire les déplacements de la position au long du dit axe longitudinal de la bande transversale de surface technique (10) en cours de rectification ainsi que,
- des moyens assurant les mouvements relatifs au polissage sur toute la dimension transversale de le bande,
cette machine étant caractérisée en ce qu'elle comprend :
- des moyens assurant les mouvements relatifs (Mc) de la surface technique (10) et de la surface abrasive (8a) commandant la coupe, remarquables en ce qu'ils sont orientés et actionnés de manière à opérer 1 'abrasion selon une direction au moins sensiblement parallèle à l'axe longitudinal (3) de la pièce,
- des moyens assurant à la surface abrasive une pression sensiblement constante en sa zone de contact avec la surface technique comprenant des moyens d'association des moyens de maintien de l'outil à un axe d'oscillation qui, lorsque la pièce est saisie par ses propres moyens de maintien, est situé à une certaine distance des moyens de maintien de sorte que la pression ne résulte que des forces de gravité s exercant sur l'équipage mobile et,
- des moyens qui exécutent une série importante de mouvements de translation de l'outil le long de l'axe longitudinal de la pièce à polir.
6. friachine selon la revendication 5 caractérisée en ce que l'outil d'abrasion est une meule ayant une forme de révolution dont, pendant le polissage, l'axe de rotation est, par les moyens de maintien qui lui sont propres, orienté sensiblement orthogonalement à l'axe longitudinal de l'éprouvette et cette meule est mue en rotation à trés grande vitesse alors que les moyens commandant les éventuels mouvements relatifs de la surface abrasive et de la surface technique selon une direction sensiblement orthogonale à l'axe longitudinal (3) sont des moyens assurant des mouvements à trés faible vitesse par rapport à la vitesse circonférentielle de la meule.
7. Machine selon la revendication 5 ou 6 caractérisée en ce que :
- les moyens de maintien de l'outil comprennent un levier 16 articulé par l'une (17) de ses extrémités (17, 18) autour d'un axe (14) parallèle à l'axe (3) longitudinal de la pièce et porté par le chariot,
- au levier (16), est associée en plus du poids que constituent le levier (16) et les moyens d'abrasion qu'il porte une masse (15) renforcant la force de contact et
- le centre de gravité de l'équipage mobile ainsi formé peut prendre deux positions singulières, celles-ci étant situées de part et d'autre d'un plan (P) vertical passant par l'axe d'articulation (14) du levier (16).
8. Machine selon la revendication 5 caractérisé en ce que, dans le cas d'une éprouvette prismatique, même si la meule est cylindrique et attaque toute la dimension transversale de la bande, au moins l'une des surfaces que sont la surface technique (10) et la surface abrasive (8a) est associée à une commande en translation alternative sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'éprouvette de sorte que l'outil balaye toute la bande transversale à une faible vitesse linéaire.
9. Machine selon l'une quelconque des revendications 5 à 8 caractérisée en ce que les moyens (11) assurant les mouvements relatifs (Ma) de la surface abrasive (Ea) et de la surface technique (10) en vue de l'avance sont des moyens de commande alternative sur une amplitude assurant un balayage de toute la longueur de la surface technique c'est à dire fût et congés compris et ce, à une fréquence adaptée.
10. tachine selon l'une quelconque des revendications 5 à 9 caractérisée en ce que les moyens (11) assurant les mouvements relatifs d'avance (Ma)
- consistent par exemple en un système bielle (1 la) manivelle (11b) dont la manivelle (11b) est mue en rotation autour de l'axe d'un arbre moteur auquel arbre elle est reliée par une pièce telle un plateau sur lequel la manivelle est montée par des moyens de réglage (lîc) de l'excentration tels une coulisse radiale et
- agissent sur les moyens de maintien de la surface subissant le mouvement par une tringlerie de longueur réglable afin d'être adaptable à la position longitudinale du fût sur l'éprouvette à polir.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9116331A FR2685481B1 (fr) | 1991-12-23 | 1991-12-23 | Procede de polissage d'eprouvettes, machines pourvues de moyens en vue de la mise en óoeuvre de ce procede et eprouvettes ainsi polies. |
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|---|---|
| FR2685481A1 true FR2685481A1 (fr) | 1993-06-25 |
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|---|---|
| FR (1) | FR2685481B1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102825423A (zh) * | 2012-09-03 | 2012-12-19 | 上海材料研究所 | 一种低应力疲劳试样的加工方法 |
| CN117161947A (zh) * | 2022-10-13 | 2023-12-05 | 北京特思迪半导体设备有限公司 | 用于晶圆批量抛光设备、下压力控制方法及设备 |
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| DE438595C (de) * | 1925-09-27 | 1926-12-18 | Globus Werke | Antrieb fuer Werktische an Glasplatten-Schleifmaschinen |
| GB819200A (en) * | 1957-05-24 | 1959-09-02 | Walter Rauch | Improvements in or relating to grinding or polishing machines |
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| WO1987002289A1 (fr) * | 1985-10-18 | 1987-04-23 | Giulio Magni | Dispositif de reduction de la rugosite |
-
1991
- 1991-12-23 FR FR9116331A patent/FR2685481B1/fr not_active Expired - Fee Related
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| CN102825423B (zh) * | 2012-09-03 | 2015-11-11 | 上海材料研究所 | 一种低应力疲劳试样的加工方法 |
| CN117161947A (zh) * | 2022-10-13 | 2023-12-05 | 北京特思迪半导体设备有限公司 | 用于晶圆批量抛光设备、下压力控制方法及设备 |
| CN117161947B (zh) * | 2022-10-13 | 2024-02-06 | 北京特思迪半导体设备有限公司 | 用于晶圆批量抛光设备、下压力控制方法及设备 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2685481B1 (fr) | 1994-03-11 |
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