"Plaquette d'usinage et son procédé de fabrication"
La présente invention concerne une plaquette d'usinage comprenant un corps, notamment en carbure de tungstène, et sur au moins une face du corps, une couche en une matière plus dure que celle du corps.
Une couche de ce genre peut être constituée de diamant polycristallin (en anglais : PolyCrystalline Diamond = PCD) ou de nitrure de bore cubique polycristallin (en anglais : PolyCrystalline Cubic Boron Nitride = PCBN). Cette couche est fixée au corps par une liaison carbonée qui se produit lors du traitement, sur ce corps, à hautes pression et température des constituants qui forment la couche dure ellemême.
On connaît par la EP-A-0283605 une plaquette du genre décrit ci-dessus, à fixer sur un support par brasure. Cette brasure s'est imposée parce qu'à ce jour, d'autres moyens de fixation ont posé des problèmes. En effet, si une vis était utilisée pour la fixation de la plaquette sur le support et que sa tête prenait appui sur la couche dure, cette dernière se dégraderait très rapidement à cause de la pression ainsi communiquée en cours d'usinage, si ce n'est dès que l'on serrerait la vis.
Cependant, la brasure pose aussi des problèmes certains parce qu'elle prend du temps pour être bien réalisée, parce qu'elle exige un respect de températures exactes pour ne pas détériorer la couche dure et surtout parce qu'elle doit être réalisée sur une machine qui ne permet usuellement pas de faire cette opération dans de bonnes conditions. De toute façon, la température de brasure détériore quelque peu la couche dure car, pour être efficace (résister aux efforts mécaniques), la brasure doit être un alliage qui fond à relativement haute température (environ 700 à 800 [deg.]C) et celle-ci peut causer une détérioration de ladite couche dure.
Par exemple dans le cas d'une haveuse, le bras de celle-ci porte une chaîne dont des maillons portent des supports sur lesquels sont fixées par brasure des plaquettes comprenant du PCD. Lorsque des arêtes de coupe de ces plaquettes sont détériorées, il faut les remplacer ou les "indexer", c'est-à-dire les tourner pour présenter une arête non encore utilisée de la même plaquette, en faisant fondre la brasure. Soit cela est fait sur place dans des conditions très mauvaises en raison de l'endroit où une telle machine travaille, soit il faut démonter en tout ou en partie la chaîne pour la remettre en état en atelier. Dans ce dernier cas, soit il faut attendre le retour de la chaîne, soit il faut avoir à disposition une chaîne de réserve. Dans tous les cas de l'exemple, il faut un spécialiste pour ce genre de brasure et l'immobilisation de la machine est coûteuse.
La présente invention a pour but de remédier à ce genre d'inconvénients et de procurer une plaquette d'usinage qui puisse être fixée par vis sur son support, en l'occurrence celui de la chaîne, sans qu'il y ait un risque pour la couche dure et sans qu'il soit nécessaire de démonter le support pour l'amener en atelier et sans devoir faire appel audit spécialiste-
A cet effet, suivant l'invention, la plaquette mentionnée au début comporte un trou passant pour une vis de fixation, et au moins autour du trou passant est prévue une zone dégagée de couche de matière dure, pour qu'une tête de la vis de fixation soit en appui direct sur le corps.
On obtient ainsi une plaquette mécaniquement "indexable", donc sans apport de chaleur et ainsi sans risque de détérioration thermique à ce moment. Il en résulte, pour une même couche dure, de meilleures performances de durée de vie que pour une plaquette brasée souvent plusieurs fois.
On voit que la solution proposée par l'invention va, de manière surprenante, en sens contraire des démarches connues à ce jour de l'homme de métier qui a rejeté une fixation par vis.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, ladite zone dégagée est une face d'appui d'un épaulement façonné sur la face du corps munie de ladite couche de matière dure.
La plaquette de l'invention trouve aisément une application dans le domaine déjà cité des haveuses mais aussi dans celui du sciage de la pierre en carrière ou en atelier, dans le domaine de l'usinage des métaux par tournage, fraisage, rabotage, dans le domaine de l'exploration pétrolière pour des trépans de forage ou des couronnes de carottage, etc.
La plaquette de l'invention peut avoir les dimensions et formes de plaquettes connues, notamment en carbure de tungstène, afin de pouvoir être montées (par exemple à la place de celles-ci) sur des supports, porte-outils, porte-plaquettes ou corps d'outil standards, de
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etc.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'une plaquette suivant l'invention.
Suivant l'invention, le procédé comprend un façonnage d'un épaulement sur une face du corps, une mise en place des constituants de la couche de matière dure sur ladite face et éventuellement sur l'épaulement, une mise sous hautes pression et température desdits constituants pour former la couche et la fixer au corps et, après que la couche soit formée et fixée, un retrait de toute trace de couche dure se trouvant sur la face d'appui de l'épaulement.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront des revendications secondaires et de la description des dessins qui sont annexés au présent mémoire et qui illustrent, à titre d'exemples non limitatifs, le procédé et des formes de réalisation particulières de la plaquette suivant l'invention.
Les figures 1 et 2 montrent en perspective une plaquette de l'invention, avec respectivement une et deux couches dures.
La figure 3 montre dans une vue en plan une forme de réalisation d'une plaquette triangulaire suivant l'invention.
Les figures 4 et 5 montrent en perspective une autre forme de réalisation de la plaquette de l'invention avec respectivement une et deux couches dures.
La figure 6 montre dans une vue en coupe axiale une autre plaquette de l'invention, de section en tronc de pyramide ou de cône. La figure 7 montre une vue en coupe axiale de la plaquette suivant la figure 1. La figure 8 montre dans une vue en plan une forme de réalisation d'une plaquette cylindrique suivant l'invention.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
La plaquette d'usinage 1 concernée par l'invention comprend un corps 2 en une matière connue de l'homme de métier, comme du carbure de tungstène (WIDIA), et sur au moins une face de ce corps 2, une couche 3 en une matière plus dure que celle du corps 2. Des exemples de ces matières ont été cités ci-dessus. L'épaisseur de cette couche peut être de l'ordre de 0,3 à 3 mm.
Suivant l'invention, la plaquette 1 comporte un trou passant 4 pour une vis de fixation 5 et, au moins autour du trou passant 4, il est prévu une zone 8 dégagée de couche 3 de matière dure, pour qu'une tête 9 de la vis de fixation 5 soit en appui direct sur le corps 2 et non sur la couche 3 qui ne résiste pas aux efforts que la tête de vis 9 doit opposer aux efforts dus à l'usinage.
De préférence, ladite zone dégagée 8 est une face d'appui
10 d'un épaulement 11 façonné sur la face du corps 2 munie de ladite couche 3 de matière dure.
La zone dégagée 8 sous forme de ladite face d'appui 10 est avantageusement au moins à fleur de la couche 3 de matière dure ou déborde de celle-ci.
La plaquette 1 de l'invention n'a été décrite ci-dessus qu'avec une face active munie de ladite couche 3. Elle peut cependant tout aussi bien en présenter plusieurs. Ainsi, (figure 2) deux faces opposées du corps 2, traversées par le même trou passant 4, peuvent comporter chacune une couche 3 de matière dure et un épaulement 11 susdit (un seul étant visible sur le dessin) dont la face d'appui 10 est dégagée de couche 3 de matière dure. Ainsi la plaquette 1 peut être retournée lorsqu'une couche 3 en service est endommagée et servir une seconde fois, avec les avantages de gain de temps que cela peut entraîner.
Les plaquettes 1 des figures 1 et 2 ont une ou des couches 3 qui s'étendent de manière continue tout autour de la zone dégagée 8. Cependant, sur la ou chaque face concernée du corps 2, la couche 3 de matière dure peut n'être prévue que sur une surface limitée ou sur plusieurs surfaces séparées l'une de l'autre comme le montre la figure 3.
Dans une variante de l'invention (figure 4), la couche 3 de matière dure est située sur une face du corps distincte des faces traversées par le trou passant 4.
Le cas échéant, au moins une autre couche 3 de matière dure (figure 5) peut être prévue sur au moins une autre face du corps 2 distincte des faces traversées par le trou passant 4. Il peut s'agir de deux faces opposées sur ledit corps 2 comme le montre le dessin.
Un procédé de fabrication d'une plaquette d'usinage 1 suivant l'invention peut comporter avantageusement (figure 6 ou 7) :
- un façonnage d'un épaulement 11 sur une face, du corps 2, à munir de la couche 3,
- une mise en place des constituants de la couche 3 de matière dure sur ladite face et éventuellement en faible épaisseur sur l'épaulement 11,
- une mise sous hautes pression et température desdits constituants pour former la couche 3 et la fixer au corps 2, et
- après que la couche 3 soit formée et fixée, un retrait de toute trace de couche dure 3 se trouvant sur la face d'appui 10 de l'épaulement 11, notamment par rectification.
Dans le cas de ce procédé, il peut être préféré de façonner le trou passant 4 à travers la face d'appui 10 et le corps 2 après que la couche 3 ait formée et fixée.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre des revendications.
Ainsi, les bords d'attaque de la couche dure 3 peuvent être arrondis (par exemple entre 0,01 et 0,05 mm), vus dans un plan parallèle et/ou dans un plan perpendiculaire à la couche 3 et/ou aussi chanfreinés
(par exemple entre 10[deg.] et 45[deg.] sur 0,05 à 2,0 mm). Des angles de coupe adéquats (positifs ou négatifs) peuvent être formés par rectification.
La face active de la plaquette, formée par ladite couche dure 3, peut être plane ou convexe ou concave.
La forme de la plaquette 1 peut être conforme aux normes
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Comme le montre la figure 3, des économies importantes des constituants de la couche 3 peuvent être faites en limitant celle-ci à la ou aux surfaces utiles.
La face commune entre le corps 2 et la couche dure 3 peut être plane, ou non plane pour une éventuelle meilleure fixation réciproque.
Le trou passant 4, par exemple d'un diamètre entre 1,5 et 8 mm, peut être chanfreiné, à une ou aux deux extrémités selon le cas, pour l'utilisation d'une vis à tête fraisée, ou être simplement cylindrique.
La plaquette 1 peut avoir, vue en plan sur sa couche dure 3, une section triangulaire (figure 3), carrée (figures 1, 2, 4, 5), rectangulaire, de losange, ou même circulaire (figure 8). Les sommets de la section rectangulaire ou carrée ou triangulaire peuvent être arrondis selon un rayon entre 0,2 et 3 mm.
Un angle de dépouille de l'ordre de 0[deg.] à 20[deg.] peut être .agencé le long de la ou des arêtes de coupe.
REVENDICATIONS
1. Plaquette d'usinage comprenant un corps (2), notamment en carbure de tungstène, et sur au moins une face du corps
(2), une couche (3) en une matière plus dure que celle du corps (2),
la plaquette (1) étant caractérisée en ce que
- elle comporte un trou passant (4) pour une vis de fixation (5), et
- au moins autour du trou passant (4) est prévue une zone (8) dégagée de couche (3) de matière dure, pour qu'une tête (9) de la vis de fixation (5) soit en appui direct sur le corps (2).