Outillage Précision et bijoux : tournage poli-miroir du titane

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Titane, design et précision au micron près. Là où d'habitude des composants de haute précision sortent des machines en série, des anneaux en titane de haute qualité brillent depuis l'année 2021 à la sortie des centres de tournage.

L'entreprise RICH Praezision, dirigée par Wolfgang et Gottfried Rich, s'est lancée dans un nouveau secteur d'activité en créant sa propre collection de bagues en titane. La marque RICH Stil, dirigée par le fils de Wolfgang Rich, Alexander Rich, ils veulent bouleverser le marché avec des bijoux usinés avec précision dans ce matériau high-tech. Pour la fabrication, l'équipe mise sur les outils de Paul Horn GmbH. Parmi eux, des outils d’usinage de finition poli-miroir.

« Pendant de nombreuses années, nous avons souhaité avoir nos propres produits. En 2021, nous avons créé plusieurs groupes de projet à cet effet. L'objectif principal était de pouvoir tout fabriquer sur nos propres machines », raconte Wolfgang Rich. Après de nombreuses discussions, la décision de se concentrer sur la production de bagues a été prise. « La production des bagues s'intégrait bien dans notre flux de production et les frais de mise en place étaient en outre limités », explique Gottfried Rich. L'idée de l'équipe s'est rapidement transformée en passion, avec pour objectif de garantir la meilleure qualité possible des bijoux. Le design de la collection provient non seulement des idées des collaborateurs de Rich, mais aussi d'un designer de mode et d'un orfèvre que Wolfgang Rich a fait participer au projet. L'entreprise fabrique toutes les bagues RICH.STIL en titane pur. « Ce matériau est totalement sans danger et peut être porté par des personnes souffrant d'allergies », explique Alexander Rich.

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Sertissage de diamants

Dans un avenir proche, RICH.STIL offrira la possibilité de commander des bagues selon les souhaits spécifiques des clients dans sa propre boutique en ligne. Cela comprend le design et la gravure. L'entreprise propose également le sertissage de diamants en collaboration avec un orfèvre. Le sertissage avec d'autres pierres, comme le zircon, n'est pas possible. « Comparé à l'or ou à l'argent, le titane est un matériau très dur et cassant. C'est pourquoi, en raison de sa dureté, seuls de véritables diamants entrent en ligne de compte pour le sertissage », explique Wolfgang Rich.

En comparaison avec l'acier, l'usinage du titane présente quelques différences. Lors de l'usinage par enlèvement de copeaux, par exemple lors du tournage ou du fraisage du titane, la tendance à l'écrouissage peut constituer un obstacle. Si le frottement sur l'arête de coupe est trop important, l'écrouissage qui s'amorce peut entraîner un émoussement rapide de l'outil. Pour le tournage et le fraisage du titane, des outils performants, des paramètres de coupe corrects et une formation de copeaux idéale sont des paramètres importants. La dureté des outils ainsi que la résistance à la chaleur doivent également être adaptées à la dureté du matériau. La combinaison de ses propriétés, telles que l'élasticité (ductilité) et la résistance à la traction, complique également l'usinage du titane.

Outils diamants

Pour le copiage de profils des bagues, Rich utilise des outils diamants de Horn. Pour cela, on utilise des plaquettes ISO dotées de PCD. La géométrie de coupe au laser assure la sécurité du processus lors de l'usinage du matériau à copeaux longs. Les propriétés de glissement élevées du diamant préviennent la formation d'arêtes rapportées. De plus, la dureté élevée du matériau de coupe permet une durée de vie élevée de l'outil. « Nous avons très bien maîtrisé les problèmes habituels de l'usinage du titane, comme la fragmentation des copeaux, grâce à ces outils », déclare Wolfram Stiefel, le directeur de production de RICH. L‘arrosage par le porte-outil VDI sert à refroidir la zone de cisaillement du copeaux.

La finition du profil intérieur est assurée par un outil d'alésage diamant de type Mini. Dans ce cas, le tranchant n'est pas en PCD polycristallin, mais en diamant monocristallin (MCD). « La surface de l'intérieur de la bague est déterminante pour le confort au toucher », explique Wolfgang Rich. Afin d'économiser ou de raccourcir les opérations de polissage coûteux, on mise pour cela sur le tournage poli-miroir. Ce processus permet d'obtenir des qualités de surface réfléchissantes de l'ordre du nanomètre lors de l'usinage de métaux non ferreux. Le tournage poli-miroir du titane pur sur des centres de tournage standard s'avère toutefois plus difficile dans la pratique. La qualité de surface est de loin meilleure qu'avec les systèmes d'outils traditionnels, mais le brillant spéculaire « parfait » ne peut être obtenu que par un polissage ultérieur. « Grâce à l'utilisation de l'outil MCD, nous avons pu réduire le temps de polissage du profil intérieur d'environ cinq minutes à moins d'une minute, car nous n'avons pas de stries de tournage sur la surface », explique Alexander Rich.

L'art de l'artisanat

Pour obtenir des états de surface avec un poli-miroir spéculaire, la qualité de l'arête de coupe de l'outil joue un rôle décisif. La qualité de l'arête de coupe se reflète dans la surface usiner. L'affûtage final ou le polissage de l'arête de coupe MCD s'apparente à un travail d'artisan. Comme pour la taille d'un diamant, la finition de l'arête de coupe d'un outil de coupe poli-miroir se fait à la main avec une une meuleuse à polir. Des tables d'affûtage sur coussin d'air avec un plateau en granit massif permettent d'obtenir des conditions optimales pour l'affûtage des arêtes de coupe. Pour le contrôle optique, on utilise un microscope avec un grossissement de 200 fois. Sous ce grossissement, l'arête de coupe doit être absolument exempte d'entailles. L‘arête de coupe ainsi obtenu a un rayon maximal de 0,0002 mm. Pour la rectification des fraises hémisphériques MCD destinées à l'enlèvement de matière , Horn a développé une rectifieuse spéciale qui permet de rectifier les rayons les plus petits avec un processus parfaitement sécurisé.

Horn utilise des diamants MCC d'une grande pureté pour équiper ses outils MCD. Ces pierres monocristallines sont obtenues par le procédé CVD. La source de carbone est constituée de différents gaz, principalement du méthane, qui se déposent au cours du processus et font croître le diamant. Les diamants se caractérisent par leur couleur cristalline ou, selon leur épaisseur, légèrement brunâtre. Un grand avantage de ce procédé est la longueur d'arête de coupe possible sur les pierres. Ainsi, il est possible de réaliser, une longueur d'arête de coupe de 30 mm. Pour de tels outils, il fallait auparavant recourir à des diamants naturels, difficiles à réaliser en raison de leur prix élevé, de leur disponibilité et des inclusions naturelles.

« La diversité de la gamme de produits ainsi que le savoir-faire des techniciens de Horn nous montrent toujours pourquoi nous misons depuis plus de 30 ans sur les technologies d'outils de Horn. Que ce soit pour nos tâches quotidiennes en tant que sous-traitant ou pour notre collection de bagues en titane, nous avons toujours trouvé chez Horn la solution des outils appropriée », explique Wolfgang Rich. MSM

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