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(11) | EP 0 938 958 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Segment d'outil de coupe |
| (57) L'invention concerne un segment de coupe (16), pour scie (1) circulaire ou à lame
d'armure, en substance en forme de parallélépipède rectangle, présentant une hauteur
supérieure à 5 mm, et comportant plusieurs étages (17;18;19), la largeur du segment
(16) décroissant par paliers (11) successifs de la face de coupe (4) du segment (16)
à son pied (5). Le palier (11) entre un étage (17;18) et l'étage immédiatement inférieur
( 18;19), de largeur réduite, est un palier (11) parallèle à la face de coupe (4)
du segment, prolongé par une ou plusieurs protubérances (20;21) d'une largeur égale
à la largeur de l'étage supérieur (17;18), s'étendant sur une portion de la longueur
et de la hauteur de l'étage inférieur (18;19). |
[0001] La présente invention concerne des segments de coupe pour scie circulaire ou scie à lame d'armure, ces segments présentant une géométrie particulière. Des segments de coupe peuvent être obtenus par frittage d'un mélange de poudres d'un liant, et d'un matériau abrasif tel que le diamant. Les outils comportant ces segments peuvent être utilisés pour le sciage de matériaux durs, tels que la pierre.
[0002] L'invention concerne également une méthode de réalisation des poinçons nécessaires à la confection de ces segments.
[0003] Les segments de coupe pour scies présentent en général en substance la forme d'un parallélépipède rectangle de hauteur X, de largeur l et de longueur L. La forme et le principe de fonctionnement de tels segments sont illustrés à la figure 1. C'est dans la codification de la Fédération Européenne des Producteurs d'Abrasifs que la hauteur d'un segment de coupe est appelée "X".
[0004] Chaque segment de coupe est monté sur la lame de scie par l'intermédiaire de son pied. Lorsque la lame pénètre dans un matériau à scier, elle le fait par sa face dite "face de coupe", qui entaille le matériau et détermine le trait de scie, qui s'agrandit au fur et à mesure de l'opération de sciage, tandis que les segments s'enfoncent sur leur hauteur dans le trait de scie. Simultanément, les segments s'usent, ce qui revient à dire que leur hauteur X (entre la face de coupe et le pied du segment) diminue.
[0005] Dans le but de conférer à l'outil de coupe la durée de vie la plus longue possible, on donne naturellement aux segments une hauteur X importante, c'est-à-dire supérieure à une valeur de 7 à 8 mm.
[0006] Il est souhaitable d'utiliser un arrosage abondant au moyen d'un fluide de refroidissement, qui refroidit l'outil et le matériau en cours de coupe, et élimine les copeaux et boues résultant de la coupe.
[0007] On a cependant observé qu'une lame de scie comportant des segments de hauteur élevée, c'est-à-dire supérieure à une valeur de 7 à 8 mm, et utilisée en présence d'arrosage, présente une instabilité latérale. En effet, si la lame n'est pas parfaitement centrée dans le trait de scie, la pression hydrodynamique du fluide de refroidissement est inégale et s'applique avec plus de force sur la face de la lame éloignée du matériau coupé, appuyant ainsi l'autre face de la lame contre le matériau coupé, et les segments de coupe entament le matériau à scier par d'autres parties que leur face de coupe. Cette situation est illustrée à la figure 2. La lame peut alors se redresser sous l'effet de sa rigidité, et des vibrations nuisibles peuvent s'ensuivre.
[0008] La pratique montre que des segments de hauteur inférieure à 7 mm ne présentent pas cet inconvénient.
[0009] On a donc cherché à réaliser des segments présentant à la fois une durée de vie importante, et ne présentant pas d'instabilité latérale. Cela a été réalisé en donnant aux faces latérales des segments une forme étagée (dite parfois forme 〈〈 de pagode 〉〉), représentée à la figure 3. Deux étages successifs d'un segment sont séparés par un palier parallèle à la face de coupe. La largeur d'un segment se réduit donc à chaque palier, de la face de coupe au pied du segment. Cette forme de réalisation confère à l'outil de coupe une dépouille croissante. De tels segments permettent effectivement d'éviter ou réduire l'instabilité latérale décrite ci-dessus. Ils présentent néanmoins le grave inconvénient suivant: les segments d'une scie s'usent en principe de manière uniforme et tous ceux-ci franchissent simultanément le degré d'usure correspondant à un étage. Dans la pratique cependant, de légères imperfections du centrage de la scie, de la géométrie de celle-ci et des segments eux-mêmes font que certains segments travaillent encore au niveau d'un étage supérieur large, alors que d'autres segments travaillent déjà au niveau de l'étage inférieur, de largeur plus réduite. Il en résulte alors, pendant la période de transition entre deux étages successifs, un fonctionnement saccadé du sciage, un travail bruyant, des ébréchures, et un état de la surface sciée de mauvaise qualité.
[0010] On connaît par les documents JP 01 109 079 A et WO 95/22446 un type de segment dont la forme vise à permettre d'éviter dans une certaine mesure ces inconvénients. Comme on le voit aux figures 4 et 6, dans les segments de ce type, les paliers de séparation entre étages successifs ne sont pas parallèles à la face de coupe, mais inclinés par rapport à celle-ci.
[0011] Ceci a en principe pour effet de rendre le passage d'un étage à l'autre plus progressif. Néanmoins, on constate que la forme des segments décrite par JP 01 109 079 A ou WO 95/22446 ne permet pas d'éviter que, dans la durée de transition entre deux étages, des vibrations ne surviennent. En outre, la durée de la transition d'un étage à l'autre est beaucoup trop importante.
[0012] Les segments de coupe sont le plus souvent produits par frittage d'une poudre d'un liant, avec une poudre d'un matériau abrasif tel que le diamant. Le mélange de poudres est introduit dans un moule, puis comprimé par un poinçon. Ce poinçon doit être réalisé dans un matériau capable de résister aux pressions importantes mises en oeuvre pour la production des segments de coupe, et doit pouvoir résister à l'usure en présence d'un matériau abrasif. Il doit donc être réalisé dans un matériau dur, et donc difficile à usiner. Les segments de coupe décrits dans JP 01 109 079 A et WO 95/22446 présentent des formes relativement complexes, et les poinçons nécessaires à leur production sont donc difficiles à réaliser.
[0013] La présente invention a précisément pour but de fournir un segment d'outil de coupe qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Elle a pour but de fournir des segments de coupe étagés qui permettent une transition rapide et aisée entre deux étages successifs.
[0014] L'invention porte sur un segment de coupe pour scie circulaire ou à lame d'armure, en substance en forme de parallélépipède rectangle, présentant une hauteur supérieure à 5 mm, et comportant plusieurs étages. La largeur du segment décroît par paliers successifs de la face de coupe du segment à son pied. Le palier entre un étage et l'étage immédiatement inférieur, de largeur réduite, est un palier parallèle à la face de coupe du segment, prolongé par une ou plusieurs protubérances d'une largeur égale à la largeur de l'étage supérieur, s'étendant sur une portion de la longueur et de la hauteur de l'étage inférieur.
[0016] Dans une variante préférée de l'invention, ces protubérances ont la forme d'un demi-disque dont le diamètre est compris entre le huitième et le tiers de la longueur du segment et est de préférence égal au quart de la longueur du segment.
[0018] L'invention porte également sur une scie circulaire ou une scie à lame d'armure sur laquelle sont montés des segments de coupe tels que décrits précédemment.
[0019] L'invention porte encore sur un procédé de réalisation de poinçons pour la fabrication de segments de coupe tels que décrits précédemment, dans lequel les paliers successifs sont obtenus par un premier usinage plan, et les protubérances circulaires sont obtenues au moyen d'un second usinage circulaire.
[0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, référence étant faite aux figures annexées.
La figure 1 est une vue schématique en coupe d'une partie d'une scie munie de segments diamantés suivant l'art antérieur en cours de travail dans un matériau dur.
La figure 2 est une vue semblable à celle de la figure 1, le segment étant excentré dans le trait de scie.
La figure 3 est une vue en coupe d'une autre scie suivant l'art antérieur, munie de segments étagés, les étages successifs étant séparés par un palier parallèle à la face de coupe.
La figure 4 est une vue en perspective cavalière d'un segment suivant l'art antérieur, les étages étant séparés par un palier incliné par rapport à la face de coupe.
La figure 5 est une vue en coupe d'une scie circulaire suivant l'art antérieur, munie de segments étagés, les étages étant séparés par un palier incliné par rapport à la face de coupe.
La figure 6 est une vue latérale d'un segment étagé suivant l'art antérieur, les étages étant séparés par un palier incliné par rapport à la face de coupe.
La figure 7 est une vue latérale d'une première forme d'exécution d'un segment suivant l'invention.
La figure 8 est une vue latérale d'une seconde forme d'exécution d'un segment suivant l'invention.
La figure 9 est une vue en perspective cavalière d'une troisième forme d'exécution d'un segment suivant l'invention.
Les figures 10 et 11 illustrent le calcul de la surface de contact des segments avec les faces du trait de scie.
La figure 12 est un graphique donnant cette surface de contact, en fonction de la hauteur x restant à consommer, pour diverses formes de segments suivant l'invention et suivant l'art antérieur.
[0021] La figure 1 montre une partie d'une lame de scie 1 circulaire ou à lame d'armure suivant l'art antérieur, dont un segment 2, 8, 12, 16 est engagé dans un trait de scie 3. Le segment de coupe 2, 8, 12, 16 est de forme sensiblement parallélépipédique. Le sciage proprement dit est réalisé par l'appui de la face de coupe 4 du segment 2 sur le fond du trait de scie 3. Un arrosage abondant permet de refroidir la scie 1 et le matériau à couper et d'emporter les boues et copeaux de sciage. Les segments 2, 8, 12, 16 de la scie 1 sont répartis régulièrement le long de la lame de scie et sont solidarisés par leur pied 5 par une méthode appropriée, généralement le brasage.
[0022] Si une légère dissymétrie survient, comme cela est représenté à la figure 2, la pression hydrodynamique du fluide de refroidissement s'applique de manière préférentielle sur la face de la scie la plus éloignée du matériau à couper, et le segment 2 est alors appuyé vers l'autre face du trait de scie 3. Il en résulte un travail irrégulier, bruyant et de qualité médiocre.
[0023] La figure 3 est une vue en coupe d'une scie 1 circulaire suivant l'art antérieur, munie de segments étagés 8, les étages de chaque segment étant séparés par un palier parallèle à la face de coupe. Le segment 8 figurant en haut de la figure 3 comporte une fraction d'un étage large 9 qui n'est pas encore complètement usé, et un étage étroit 10 non entamé. Dans le segment figurant en bas de la figure, l'étage large 9 est complètement usé, et l'étage étroit 10 est en cours d'usure. Cette scie circulaire est mise en rotation autour d'un axe 13. Comme cela est exposé ci-dessus, dans cette forme de réalisation de l'art antérieur, la période de transition entre deux étages 9 et 10 est particulièrement difficile.
[0024] La figure 4 montre un type de segment étagé 12 suivant l'art antérieur, les étages étant séparés par un palier 11 incliné par rapport à la face de coupe 4. Cette forme de réalisation vise à améliorer les conditions de fonctionnement de la scie 1 lors de la transition entre deux étages.
[0025] La figure 5 montre une scie 1 circulaire munie de tels segments 12, dans lesquels on a représenté par la lettre E la hauteur de la portion du segment s'étendant à la fois sur un étage large 9 et sur un étage étroit 10, appelée ci-après zone de transition. On a représenté la situation où le segment représenté en haut de la figure commence l'usure de la zone de transition entre un étage supérieur 9 de largeur L2 et un étage inférieur 10 de largeur L1, et le segment représenté en bas de la figure vient de terminer l'usure de cette zone de transition. Cette situation peut se présenter par exemple lorsque l'axe de rotation 13 de la scie 1 est excentré d'un fauxrond E/2 par rapport à l'axe de symétrie 14 de la scie 1.
[0026] La pratique montre cependant que les segments étagés 12 à paliers 11 inclinés par rapport à la face de coupe 4 n'apportent pas de solution satisfaisante aux problèmes rencontrés avec les segments 8 à paliers 11 parallèles à la face de coupe. De plus ils rendent la durée de la transition plus longue qu'avec les segments à paliers parallèles à la face de coupe 4.
[0027] La figure 6 est une vue latérale du segment étagé suivant l'art antérieur 12, représenté au-dessus à la figure 5, les étages étant séparés par un palier incliné par rapport à la face de coupe.
[0028] On a donc cherché à réaliser des segments 16 de coupe qui permettent une transition progressive entre étages, tout en assurant la rapidité de cette transition.
[0029] Un tel objectif est atteint par les segments suivant l'invention 16, dont des exemples de réalisation sont représentés aux figures 7, 8 et 9. Dans ces segments suivant l'invention, un palier 11 parallèle à la face de coupe 4 du segment 16 sépare chacun des étages 17, 18 des étages immédiatement inférieurs 18, 19. Chaque étage supérieur 17, 18 comprend une ou plusieurs protubérances 20, 21 prolongeant le plan de l'étage supérieur vers le bas. Ces protubérances peuvent présenter toute forme appropriée, par exemple un demi-disque 20 (figure 7) ou un triangle 21 (figure 8). Le nombre d'étages peut être compris entre deux et cinq, et est préférentiellement de trois. Le nombre de protubérances par palier peut être compris entre un et cinq, et est préférentiellement de un ou deux.
[0030] L'amélioration du comportement des segments suivant l'invention est obtenue par le fait que les protubérances 20,21 des segments suivant l'invention présentent une surface de contact 15, représentée sous forme hachurée aux figures 10 et 11, inférieure à la surface de contact, représentée également sous forme hachurée à la figure 6, des segments 12 suivant l'art antérieur. Ces protubérances 20,21 disparaissent donc rapidement par usure contre les faces du trait de scie dans le matériau coupé, assurant ainsi une transition rapide.
[0031] Dans le cas de la protubérance en forme de demi-disque, la surface de contact 15, représentée hachurée à la figure 10, est donnée par
où r est le rayon du demi-disque et x le degré d'usure de la protubérance, mesuré à partir du palier séparant l'étage large de l'étage plus étroit.
[0032] Dans le cas de la protubérance en forme de triangle, la surface de contact, représentée hachurée à la figure 11, est donnée par
où U est la base du triangle, et E sa hauteur.
[0033] Dans le cas de la zone de contact 15, en forme de triangle, séparant deux étages d'un segment suivant l'art antérieur 12, la surface de contact, représentée hachurée à la figure 6, est donnée par
où L est la longueur d'un segment 12, et E la différence de hauteur de l'étage large 9 entre les deux extrémités de la longueur du segment 12.
[0034] La figure 12 représente graphiquement la surface de contact S, c'est-à-dire la surface restant à consommer, en fonction de la hauteur x restant à consommer, pour divers type de segments suivant l'invention et suivant l'art antérieur. La courbe indiquée par des carrés est relative à un segment suivant l'art antérieur 12. La courbe indiquée par des triangles est relative à un segment suivant l'invention 16 présentant des protubérances 21 en forme de triangle. La courbe indiquée par des ronds est relative à un segment suivant l'invention 16 présentant protubérances 20 en forme de demi-disque. On a représenté la surface en mm2 en fonction du degré d'usure x exprimé en mm, pour des dimensions usuelles de segments. Les segments suivant l'art antérieur ont une longueur L de 25 mm, et E vaut 2,5 mm. Les protubérances 20 en forme de demi-disque ont un rayon r de 2,5 mm. Pour les protubérances 21 en forme de triangle, E vaut 2,5 mm et U vaut 7,85 mm. On compare ainsi trois cas de zones de transition aptes à prendre en charge un défaut géométrique de 2,5 mm.
[0035] Ainsi qu'on le voit aisément sur cette figure 12, les surfaces de contact des segments suivant l'invention 16 sont largement inférieures aux surfaces de contact des segments 12 suivant l'art antérieur. Les surfaces de contact des segments suivant l'invention seront donc plus rapidement érodées lors de frottements avec les faces du matériau coupé, assurant ainsi une transition beaucoup plus rapide. Les deux formes de réalisation des protubérances des exemples ci-dessus ne sont pas limitatives de l'invention. D'autres formes particulières peuvent être réalisées sans sortir du cadre de l'invention.
[0036] On peut cependant voir sur la figure 12 que les protubérances en forme de demi-disque 20 assurent une décroissance plus rapide de la surface de contact S. La forme particulière des protubérances 20 en forme de demi-disque présente l'avantage additionnel que la fabrication des poinçons nécessaires à leur confection est aisée. En effet, il suffit d'usiner, au moyen d'une fraise circulaire, un poinçon destiné à réaliser des paliers 11 parallèles à la face de coupe 4. Cet usinage circulaire est plus aisé que l'usinage d'un triangle. Les poinçons à paliers 11 parallèles sont également plus faciles à réaliser que des poinçons à palier 11 inclinés de l'art antérieur. Il est même possible de réutiliser des poinçons utilisés pour la confection de segments suivant l'art antérieur 8 à paliers 11 non inclinés. La forme de réalisation avec protubérances en forme de demi-disque 20 est donc particulièrement préférée.
1. Segment de coupe (16), pour scie (1) circulaire ou à lame d'armure, en substance en
forme de parallélépipède rectangle, présentant une hauteur supérieure à 5 mm, et comportant
plusieurs étages (17;18;19), la largeur du segment (16) décroissant par paliers (11)
successifs de la face de coupe (4) du segment (16) à son pied (5),
caractérisé en ce que
caractérisé en ce que
le palier (11) entre un étage (17;18) et l'étage immédiatement inférieur ( 18;19), de largeur réduite, est un palier (11) parallèle à la face de coupe (4) du segment, prolongé par une ou plusieurs protubérances (20;21) d'une largeur égale à la largeur de l'étage supérieur (17;18), s'étendant sur une portion de la longueur et de la hauteur de l'étage inférieur (18;19).
2. Segment de coupe (16) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les protubérances
(20;21) sont au nombre de deux par étage.
3. Segment de coupe (16) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les protubérances
(20;21) sont au nombre de une par étage.
4. Segment de coupe (16) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé
en ce que les protubérances (20) ont la forme d'un demi-disque.
5. Segment de coupe (16) suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le diamètre
du demi-disque des protubérances (20) est compris entre le huitième et le tiers de
la longueur du segment (16).
6. Segment de coupe (16) suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le diamètre
du demi-disque des protubérances (20) est sensiblement égal au quart de la
7. Segment de coupe (16) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé
en ce que les protubérances (20) ont la forme d'un triangle.
8. Scie (1) circulaire sur laquelle sont montés des segments de coupe (16) suivant l'une
quelconque des revendications 1 à 7.
9. Scie (1) à lame d'armure sur laquelle sont montés des segments de coupe (16) suivant
l'une quelconque des revendications 1 à 7.
10. Procédé de réalisation de poinçons pour la fabrication de segments de coupe (16) suivant
l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que
les paliers (11) successifs sont obtenus par un premier usinage plan, et les protubérances circulaires sont obtenues au moyen d'un second usinage circulaire.