Quelle machine pour polir la pierre ?

[joumpy]

Bonjour à tous,
J'ai une opération de polissage que je veux mécaniser au maximum et je ne sais pas quelle sera la meilleure base avant modification. Évidemment, la machine n'existe pas toute faite!
Je dois polir intérieur + extérieur un tube de section ovoïde 50x25 sur 40 mm de long épaisseur 5 mm en pierre.
Il me faut un polissoir en acier diamètre 10 mm maintenu aux deux extrémités qui tourne à 1000 trs/min avec une puissance de 1kw.
La pièce doit appuyer sur le polissoir d'environ 500g.
La pièce doit tourner sur elle-même tout en restant en pression sur le polissoir à 1trs/min
La pièce doit se déplacer latéralement d'au moins 80 mm dans un mouvement régulier vitesse 100 mm /min.
Le tout largement arrosé de solution abrasive.

Je pensais à un tour à copier...
Je peux brider la puissance et la vitesse de la broche grâce à un variateur.
le porte-outil dispose des déplacements sur l'axe longitudinal et l'axe transversal.
Il me manque la rotation pièce et la pression d'appui.
L'étanchéité de tout ça est loin d'être évidente.
J'en ai trouvé pour le bois, rien pour les métaux.

Peux-t-on trouver une autre base de machine à modifier?

 

[rebarbe]

Salut

Pas plus d'idée que ça mais le sujet m'intéresse.
Quelle est la nature de la pierre à polir?

Edit

Je viens de me souvenir de ton post sur le sciage de silicium.
C'est cette matière que tu dois polir?

 

[joumpy]

J'ai mis pierre parce que c'est générique et que ça parle à tout le monde comme matière dure.
En l’occurrence, c'est du saphir, donc classé dur même dans la gamme des matières extra-dures!
Pour donner une idée, il va falloir 2 tailles de grain minimum + une finition et 8/10H de polissage à chaque étape. Ça se fait à la main, mais difficile d'appuyer 500g ± 10% régulièrement pendant toute la journée les doigts gelés dans la flotte. Sur un tube, on travaille sur une génératrice et ça a tendance à laisser des marques pas esthétiques un peu comme aléser une bague de 20mm avec une lime ronde de 4mm...
Voila pourquoi je veux mécaniser.

 

[gaston48]

Bonjour,
Tu ne peux pas imaginer un rodoir en porte à faux, donc soutenu que d'un coté ?

 

[rebarbe]

Fort beau gabarit pour un saphir.
Pour ta machine, il faudrait faire tourner la pièce en l'asservissant à une came de la bonne forme, le rodoir lui pourrait assurer les va et viens axiaux.

 

[joumpy]

Suite à la demande de Gaston:
Ça me paraît difficile de me passer de la contrepointe...
Le diamètre maxi du rodoir est limité par le diamètre mini à l'intérieur du tube soit 10 mm.
Si je diminue la pression d'appui pour soulager le rodoir, le temps de polissage grimpe (trop) vite.
La déformation élastique du rodoir va déformer la génératrice de mon tube: il y aura plus de matière au centre et moins sur les bords ce qui va créer un effet de loupe. Bien sûr, j'aurais retourné mon tube pour minimiser le défaut. A la louche, le spectre visible est centré sur 0.6µm et un défaut de 10 fois la longueur d'onde sera clairement visible soit 6µm. Un barreau acier Ø10 mm avec une force de 5N répartie sur sa génératrice sur une longueur de 40/2=20 mm (je retourne la pièce) se déforme de combien? Moins de 6µm? Je refuse de mettre ma pièce et mes doigts à moins de 5 mm du mandrin, laissez-moi un peu de marge là-dessus...

Après, je peux utiliser un rodoir de diamètre supérieur pour 75% du boulot et un rodoir juste pour les "petits creux". Ce sont des zones peu visibles, ça peut passer peut-être... Ça oblige à faire des reprises de polissage au changement de rodoir...Faudrait vraiment que ça simplifie la mécanique! Tu penses à quelle genre de machine?

 

[joumpy]

Fort beau gabarit pour un saphir.

Surtout quand on part d'un bloc massif qui va être usiné en CNC pour faire un tube.
Dans cette matière, les blocs existent jusqu'à 300mm de dimension sans problème.

Le rodoir peut effectivement assurer le mouvement axial, aucun souci. J'ai bêtement pensé à déplacer la pièce...par habitude. Ça existe des tours avec le mandrin qui se déplace axialement?

Pour la géométrie, le système des cames est utilisable, mais complexe, j'avais pensé à une mise en pression par un poids suspendu. Dans les deux cas, les déplacements sont les mêmes.

 

[gaston48]

Tu penses à quelle genre de machine?

Je comprend très bien tes préoccupations ....

Et je pense plutôt à une machine spécifique .
Le fait de travailler avec un rodoir en porte à faux permet d'avoir une broche porte pièce (ou
broche porte -rodoir) borgne donc avec des paliers de faible diamètre, facile à étancher
l'ensemble sera beaucoup plus léger aussi, de plus faible encombrement, plus facile à motoriser.
je pense à un bras porte rodoir (ou porte -pièce ) articulé sur une vis qui fournira le mouvement
de vas et viens. Le bras plus ou moins équilibré afin de fournir une pression constante.
Motorisations par une "commande numérique" avec une information de position angulaire (pas à pas)
ce qui permet d' optimiser la vitesse de balayage notamment au moment des renversements de marche
ainsi que la vitesse instantanée de la pièce de façon à avoir une vitesse linéaire constante du rodoir
par rapport à la surface de la pièce.

Et un rodoir constitué d'une âme en carbure de tungstène gainé d'un tube en acier
Il faut trouver le matériaux de l’âme du rodoir avec un très haut module d'élasticité (rigidité)
le carbure de tungstène est 3 fois plus rigide que l'acier (on en fait des barres d'alésage )

 

[stanloc]

Il y a bien longtemps j'ai eu des collègues de travail qui polissaient des barreaux laser en rubis et en YAG et ça ne leur prenait pas bien longtemps. Ils travaillaient avec des polissoirs massifs faits de grains de diamant incorporés dans une masse d'étain, je crois.
Pour polir un barreau en YAG de 8 mm de diamètre et une quinzaine de cm de long je pense que l'on a mécanisé l'opération. Il faut se tourner vers les gens qui font ça pour recueillir des renseignements. j'ai vu les mêmes gens débiter des lamelles de saphir avec une machine multi-disques diamantés sur laquelle l'avance se faisait hydrauliquement. Avec cette méthode on peut gérer une pression et une vitesse d'avance en jouant sur une fuite d'huile calibrée réglable.
Stan

 

[joumpy]

Dans le cas d'une machine créée de toutes pièces, le bras articulé et équilibré me plait bien!

Je vois bien le pourquoi du rodoir et de la pièce en porte-à-faux, mais je pense pouvoir contourner la difficulté. Le tube qu'est la pièce est en pression sur le rodoir, donc il n'a pas nécessairement besoin de roulements pour tourner sur lui-même car le rodoir peut servir de butée. Mon explication n'est pas claire, je prends un exemple: la cage a écureuil, mais le modèle XXL qu'on trouve dans les fêtes foraines. un gros tonneau sur 4 roulements EXTERIEURS au tonneau. Les roulements ne sont pas sur l'axe et peuvent être plus petits et seront plus faciles à étancher du faut de leur déport de l'axe. Ça devrait me permettre de conserver la contrepointe...

Le carbure de tungstène, j'en ai en stock et je comptais bien y passer. le pad de polissage sera découpé en bande et enroulé par dessus avec un angle comme de la guidoline de vélo ou du grip sur le manche d'une raquette de tennis.

Je rejoins stanloc, à l'époque on polissait beaucoup avec des plateaux en alliage plomb-zinc-etain. Chacun avait son alliage fétiche qu'il faisait déposer sur ses plateaux fonte. Dans mon cas, le facteur bloquant c'est de devoir polir l'intérieur du tube: je suis coincé avec mon diamètre de polissoir de Ø10 mm. En alliage mou, ça ne tiendra pas. En bande soudée ou collée sur du carbure pourquoi pas, mais je sais que j'aurais d'aussi bons résultats avec du pad en polymère qui lui est facile à coller.

Les barreaux laser n'ont que de faibles contraintes sur l'état de surface: il suffit que la lumière (de la diode de pompage) ne soit pas réfléchie par la surface du barreau. Donc polissage en une seule étape à gros grains. Un barreau Ø8, ça devait se faire en 20/30 minutes...J'ai (presque 10 fois) plus de surface à polir et j'ai une contrainte esthétique (mais aucune contrainte physique comme respect de la géométrie et rugosité comme pour des wafers). Vu le faible nombre de barreaux laser produits, l'opération n'est pas plus mécanisée que ça aujourd'hui. Et en plus, ils sont produits loin vers l'Est où la main d’œuvre ne coûte rien...

Les machines de sciage multidisques de chez Boccadoro (CH) existent encore mais sont dépassées par des scies à fil diamanté apparues il y a une dizaine d'année: le fil fait Ø250µm au lieu d'un disque de 0.6 mm d'épaisseur dans le meilleur des cas. Ces fabricants de machine sont tout à fait capables de pondre quelque chose qui répondra à mon cahier des charges, mais je vais me faire allumer! Je préfère partir d'un bati de vieille machine et modifier 1 ou 2 fonctions pour mon application...Si c'est possible!

La base d'un tour à copier me semble pas mal, mais je n'en ai trouvé que pour le bois. Ça doit bien exister pour le métal? j'aimerai une base assez rigide au départ. Je sais que sur ce forum, il y a plein de gens avec de l'expérience sur des quantités de machines, c'est pour ça que je demande: je ne connais qu'une quinzaine machines différentes et presque rien sur les dispositifs d'usinage intelligents utilisés avant les commandes numériques.

 

[joumpy]

En cherchant avec les idées de Rebarbe, je viens de voir une rodeuse de tube type Sunnen.
On a la rotation du mandrin, le va et vient du mandrin, la pression d'appui.
Mais peu de course sur l'appui donc ça coince pour un tube fortement conique
Et pour tenir la pièce, quedalle, il faut tout créer.
Ce sont des machines encore en activité et qui coûtent une blinde!

 

[gaston48]

Mon explication n'est pas claire,

Si si j'ai compris, une sorte de montage en "lunette à galet" de tour...
mon inquiétude vient de la projection de solution abrasive qui va s'infiltrer entre les galets et
le tube
On peut imaginer aussi une broche tubulaire avec un très grand alésage garni de roulements de faible
section (Kaydon) avec un entrainement par courroie plate, une étanchéité par labyrinthe sans frottement
avec une mise en surpression par air comprimé et le tout cartérisé.

Quand à la numérisation (CNC) d'une telle machine, quand on connait un peu, c'est
incontournable car le plus économique et le plus souple en évolution mise au point
ça me fait penser à la numérisation d'une bobineuse ici:
https://www.usinages.com/threads/la-bobineuse-automatique-de-foxtrot-foxtrots-coil-w.25875/

Comme base de machine, je vois par exemple un tour d'outilleur, broche, banc simple et contrepointe
installé dans un grand bac récupérateur. l'ensemble uniquement pour tenir et motoriser le
rodoir. Ensuite un bras avec broche creuse qui se prolonge à l'horizontale vers l’arrière
sur 500 mm ou en hauteur pour etre encore plus à l'abris des projections,
qui s'articule sur une vis trapézoïdale qui servira d'axe d'articulation et de génération
de mouvement de va et viens, motorisé par un pas à pas, donc maîtrise de la course totale
de la vitesse. Le bras supporte un deuxième pas à pas pour entraîner par courroie crantée l'extérieur de la broche tubulaire.

 

[joumpy]

Ah ben si, c'était clair!
Me manquait le terme lunette à galet bien plus mécanique que la cage d'écureuil...
Les roulements utilisés en galets peuvent être en 2RS et considérés comme du consommable s'ils tiennent la journée.

Entrainement de la pièce par courroie plate entre les 2 rangées de roulements qui serviront aussi de butées latérales vu que l'effort dû au déplacement latéral du rodoir ne sera que peu répercuté sur la pièce
Le tout monté avec le moteur sur un bras articulé et équilibré.
Mise en pression par un simple poids suspendu qui fait basculer l'équilibre du bon coté.
Ça commence à prendre forme...
la rotation + translation on pourrait récupérer une rectifieuse cylindrique, monter le rodoir dans la poupée porte pièce et utiliser la partie porte-meule pour fixer le bras articulé.
La pièce se retrouve à l'arrière de la machine: mauvaise visibilité.
Le moteur de la poupée porte pièce sera insuffisant, mais on peut échanger avec le moteur de broche et utiliser le premier pour la rotation pièce...Non, tros gros pour 1 trs/min

 

[Milodiou]

Je ne sais pas si je vais beaucoup t'aider mais.... Il y a quelques temps, sur le coincoin, il y avait unepoupée fixe de Schaublin 102 pour tourner oval. Je ne l'ai pas retrouvée mais peut être une piste à explorer pour polir
en oval. Le prix était de 1500 euros.

 

[joumpy]

Quel est le principe d'un tel porte-outil? Une came sur la broche et le porte-outil suit la came?