CH721740A2 - Procédé de fabrication d'un pignon horloger et dispositif d'usinage - Google Patents

Abstract

L'invention concerne également un dispositif d'usinage.

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un pignon horloger. Elle porte aussi sur un dispositif d'usinage qui met en œuvre un tel procédé de fabrication.

[0002] La réalisation d'un pignon horloger nécessite de trouver un bon compromis entre les exigences suivantes: – Un matériau performant, qui répond au minimum aux exigences mécaniques élevées imposées par l'application horlogère; – Un procédé de fabrication suffisamment simple pour envisager une mise en œuvre à grande échelle, de manière fiable et robuste.

[0003] Une première solution existante consiste à fabriquer un pignon horloger en métal par un procédé de décolletage, impliquant un outil mécanique de coupe qui agit directement au contact avec un bloc initial, pour le mettre en forme par enlèvement de matière. Cet outil de coupe vient au contact direct avec le bloc, au contraire d'un usinage laser dans lequel un faisceau laser permet d'agir à distance sur un tel bloc. Un tel procédé permet d'atteindre une grande précision de manière rapide et bien maîtrisée. Le métal présente toutefois, selon l'alliage utilisé, l'inconvénient d'être sensible aux champs magnétiques, ce qui peut induire des problèmes de fiabilité de la marche d'une montre dans certaines circonstances d'utilisation. D'autre part, le métal n'est pas toujours suffisamment dur et nécessite des opérations complémentaires pour augmenter sa dureté, et parfois améliorer son état de surface, ce qui complexifie finalement le procédé de fabrication. Finalement, certains alliages amagnétiques et durs se révèlent être trop difficiles à usiner, car entrainant une trop forte usure, voire carrément la casse, des outils de coupe.

[0004] Une deuxième solution existante repose sur le choix d'un matériau amagnétique très rigide, comme une céramique, qui ne présente pas certains défauts du métal de la première solution. Toutefois, la fabrication d'un pignon horloger en céramique nécessite un procédé plus complexe, impliquant en général un usinage laser, qui est plus délicat à maîtriser et plus lent qu'un usinage traditionnel.

[0005] Ainsi, la présente invention a pour objet de proposer une solution de fabrication d'un pignon horloger qui répond au mieux aux exigences susmentionnées et améliore les solutions existantes.

[0006] Plus précisément, l'invention a pour objet de définir une solution de fabrication d'un pignon horloger permettant de fabriquer simplement et de manière fiable et robuste un pignon horloger aux propriétés mécaniques optimisées.

[0007] A cet effet, l'invention repose sur un procédé de fabrication d'un composant horloger, comprenant les étapes suivantes : – Se munir d'un bloc à usiner ; – Usiner le bloc à l'aide d'un dispositif d'usinage comprenant un outil mécanique de coupe agissant en contact direct sur le bloc de sorte à enlever des copeaux du bloc,caractérisé en ce que – l'étape consistant à usiner le bloc met en œuvre une broche sur laquelle le bloc est fixé et entraîné en rotation, à une vitesse supérieure ou égale à 20000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 22000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 25000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 30000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 35000 tours /minute, voire supérieure ou égale à 40000 tours/minute, pendant que l'outil mécanique de coupe vient à son contact pour enlever de la matière par passes successives, pour former un composant horloger présentant une symétrie de révolution ; ou en ce que – l'étape consistant à usiner le bloc est réalisé par un outil mécanique de coupe, comme une fraise ou une meule, entrainé à une vitesse de rotation supérieure ou égale à 100000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 120000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 150000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 180000 tours/minute, qui vient au contact du bloc, maintenu fixe par une broche, pour enlever de la matière.

[0008] Le bloc à usiner peut être intégralement en céramique, préférentiellement une céramique frittée et durcie.

[0009] La céramique peut être à base de zircone, notamment de zircone yttriée, ou à base d'alumine, à base d'un composite zircone-alumine, à base de carbure de silicium, ou à base de nitrure de silicium.

[0010] Le bloc à usiner peut être en matériau rigide et/ou fragile et/ou dur de dureté supérieure ou égale à 500 HV, voire supérieure ou égale à 600 HV, voire supérieure ou égale à 700 HV, voire supérieure ou égale à 800 HV, voire supérieure ou égale à 1000 HV, voire supérieure ou égale à 1200 HV.

[0011] Le bloc peut être en métal ou alliage métallique, notamment en acier inoxydable, ou en alliage de cuivre, notamment du cuivre au béryllium (CuBe), ou en verre métallique.

[0012] L'étape consistant à usiner le bloc peut être un tournage mécanique réalisé par une décolleteuse dans laquelle le bloc à usiner est fixé sur une broche et entraîné en rotation, la décolleteuse étant une machine monobroche ou une machine multibroches.

[0013] L'outil mécanique de coupe peut agir sur le bloc à usiner par passes fines permettant d'enlever des copeaux de moins de 5 microns d'épaisseur lors d'une passe.

[0014] L'outil mécanique de coupe peut comprendre un diamant naturel ou synthétique, notamment un diamant synthétique polycristallin.

[0015] Le procédé de fabrication d'un composant horloger peut comprendre une étape de terminaison du composant horloger, particulièrement une étape de tribofinition, qui modifie au maximum 1%, voire au maximum 0.5%, voire au maximum 0.1%, la dimension d'une section transversale du composant horloger issu de l'étape consistant à usiner le bloc.

[0016] L'étape consistant à usiner le bloc peut permettre d'atteindre la géométrie finale du composant horloger, ou la dimension finale d'au moins une portion fonctionnelle du composant horloger, ou une partie de la dimension finale d'au moins une portion fonctionnelle du composant horloger différente de moins de 1%, voire de moins de 0.5%, voire de moins de 0.1%, de la dimension finale de la au moins une portion fonctionnelle du composant horloger.

[0017] Le procédé de fabrication d'un composant horloger peut former au moins une portion fonctionnelle du composant horloger de rugosité Ra inférieure ou égale à 0.5 µm, voire inférieure ou égale à 0.1 µm, voire inférieure ou égale à 50 nm, voire inférieure ou égale à 20 nm, voire inférieure ou égale à 15 nm.

[0018] Le procédé de fabrication d'un composant horloger peut former un composant horloger dont la section transversale de plus grande dimension est inscrite dans un cercle de diamètre inférieur ou égal à 2 mm, voire inférieur ou égal à 1 mm, voire inférieur ou égal à 0.5 mm, et/ou au moins une portion fonctionnelle du composant horloger dont au moins une section transversale est inscrite dans un cercle de diamètre inférieur ou égal à 200 µm, voire inférieur ou égal à 100 µm, voire inférieur ou égal à 70 µm.

[0019] Le procédé de fabrication d'un composant horloger peut permettre de fabriquer tout ou partie d'un axe horloger, comme un axe de balancier ou une tige d'ancre ou un arbre de barillet, tout ou partie d'un pignon, notamment l'intégralité d'un pignon monobloc, comme un pignon d'échappement ou un pignon du rouage.

[0020] L'invention porte aussi sur un dispositif d'usinage comprenant au moins une broche configurée pour maintenir un bloc à usiner et un outil mécanique de coupe configuré pour agir en contact direct sur le bloc à usiner de sorte à enlever des copeaux du bloc à usiner, caractérisé en ce que le dispositif d'usinage comprend un moteur relié à l'au moins une broche et/ou à l'outil mécanique de sorte à l'entraîner en rotation, pour mettre en œuvre le procédé de fabrication d'un composant horloger tel que décrit précédemment, le moteur étant configuré pour entraîner en rotation la au moins une broche à une vitesse supérieure ou égale à 20000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 22000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 25000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 30000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 35000 tours /minute, voire supérieure ou égale à 40000 tours/minute, pendant que l'outil mécanique de coupe vient à son contact pour enlever de la matière par passes successives, ou le moteur étant configuré pour entraîner en rotation l'outil mécanique de coupe, comme une fraise ou une meule, à une vitesse de rotation supérieure ou égale à 100000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 120000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 150000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 180000 tours/minute, qui vient au contact du bloc, maintenu fixe par la au moins une broche, pour enlever de la matière.

[0021] Dans tous les cas, ledit composant horloger est avantageusement un pignon horloger.

[0022] Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faits à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : La figure 1 représente une vue de côté d'un composant horloger obtenu par un procédé de fabrication selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 représente une vue de dessus du composant horloger obtenu par le procédé de fabrication selon le mode de réalisation de l'invention.

[0023] Pour simplifier la description, nous utiliserons par convention la direction longitudinale pour la direction principale le long de laquelle s'étend l'axe d'un pignon horloger considéré, par exemple un axe de révolution d'un pignon horloger, ou plus généralement un axe principal, par exemple considéré selon la direction de plus grande dimension du pignon horloger. L'adjectif „transversal“ sera utilisé pour désigner une direction perpendiculaire à la direction longitudinale.

[0024] Le concept de l'invention consiste à utiliser un procédé de fabrication basé sur un usinage non conventionnel, notamment sur un décolletage non conventionnel, en impliquant une très grande vitesse relative entre un bloc à usiner, notamment un barreau à usiner, et un outil mécanique de coupe, qui vient au contact avec le bloc à usiner. Les décolleteuses traditionnelles, telles qu'utilisées dans l'état de la technique pour fabriquer des composants horlogers en métal, sont totalement inadaptées à l'utilisation de matériaux très rigides, fragiles et durs comme une céramique, notamment à base de zircone. En effet, une telle utilisation entrainerait une usure catastrophique des outils mécaniques de coupe, voire la casse de ces outils mécaniques de coupe et/ou du bloc à usiner, expliquant pourquoi une telle solution n'existe pas. Par exemple, des essais d'usinage d'un alliage métallique très dur connu par sa dénomination P2000 lors d'un usinage traditionnel dans lequel un bloc en P2000 est entraîné à une vitesse de rotation de 12000 tours/minute a permis de fabriquer seulement 150 pièces avant de nécessiter le changement de l'outil de coupe. Selon l'invention, il a été découvert contre toute attente qu'une très grande vitesse de rotation implémentée dans une décolleteuse permet de réduire fortement l'usure et la casse des outils mécaniques de coupe, même en utilisant un matériau de base très dur comme une céramique.

[0025] Un premier mode de réalisation de l'invention va maintenant être détaillé pour la fabrication d'un pignon horloger présentant une symétrie de révolution, au moins sur une partie de sa longueur, autour d'un axe longitudinal. La figure 1 illustre un tel composant horloger 1, qui comprend une structure complexe agencée autour d'un axe A, avec plusieurs parties fonctionnelles. Ce composant horloger 1 est de plus un pignon horloger et comprend une denture 2, particulièrement visible sur la figure 2, agencée autour de son axe A. A titre d'exemple de réalisation, une telle denture 2 peut comprendre une longueur de 0.3 mm (mesurée selon la direction de l'axe A), et un diamètre de 0.75 mm.

[0026] Dans ce premier mode de réalisation, une machine-outil, aussi appelée décolleteuse, est utilisée, comprenant au moins une broche destinée au montage d'un bloc, notamment d'une barre ou d'un barreau, à usiner, à partir duquel au moins une ébauche du composant horloger va être formé par usinage, par enlèvement de matière. Cette broche est associée à un moteur destiné à entraîner la broche en rotation autour d'un axe de rotation. La broche comprend de plus un logement pour la fixation d'un bloc à usiner. Cette broche est donc un porte-pièce. Selon ce mode de réalisation, le moteur de la décolleteuse est adapté pour entraîner le bloc à usiner à une très grande vitesse de rotation sur lui-même, autour d'un axe qui correspond à l'axe longitudinal du futur composant horloger. Cette vitesse est supérieure à 20000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 22000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 25000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 30000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 35000 tours /minute, voire supérieure ou égale à 40000 tours/minute.

[0027] La machine ou dispositif d'usinage, aussi appelée décolleteuse, comprend de plus un outil mécanique de coupe, qui vient au contact direct avec le bloc à usiner pendant sa rotation, enlevant ainsi des copeaux de matière de manière symétrique autour de l'axe de rotation du bloc à usiner, qui formera l'axe de symétrie du futur composant horloger, qui va présenter une symétrie de révolution. L'outil de coupe permet ainsi d'enlever progressivement de la matière autour du bloc à usiner, en taillant ainsi sa circonférence et sculptant progressivement le bloc à usiner jusqu'à atteindre le composant horloger final. Avantageusement, l'outil de coupe passe plusieurs fois au même endroit, pour enlever des copeaux de très faible épaisseur, par exemple de moins de 5 µm d'épaisseur, voire de moins de 2 µm, voire de moins de 1 µm, à chaque passe. Ainsi, le résultat obtenu est de très grande précision. De manière surprenante, plus la vitesse de rotation du bloc à usiner est importante, selon les valeurs susmentionnées, moins il y a d'usure de l'outil mécanique de coupe, qui permet ainsi de devenir compatible avec une telle solution de fabrication.

[0028] Cet outil de coupe peut conserver des géométries et matériaux habituels, notamment présenter une surface de coupe dans un matériau rigide et/ou dur, par exemple des plaquettes de coupe en diamant naturel ou synthétique, tel un diamant synthétique polycristallin comme le PCD.

[0029] Il apparaît qu'un tel procédé de fabrication permet de former des composants de très petite dimension, par exemple présentant des sections transversales de diamètre inférieur ou égal à 350 µm, voire de diamètre inférieur ou égal à 200 µm, voire inférieur ou égal à 100 µm, voire inférieur ou égal à 70 µm. Une telle réalisation de petites dimensions est très importante puisqu'obligatoire pour la fabrication d'un composant horloger, notamment d'un pignon, notamment l'intégralité d'un pignon monobloc, comme un pignon d'échappement ou un pignon du rouage. Plus généralement, le procédé de fabrication selon l'invention permet de former un composant horloger dont la section transversale de plus grande dimension est inscrite dans un cercle de diamètre inférieur ou égal à 2 mm, voire inférieur ou égal à 1 mm, voire inférieur ou égal à 0.4 mm, le bloc à usiner pouvant ainsi par exemple être un barreau de diamètre égal à 2 mm, ou 1 mm, ou 0.4 mm.

[0030] D'autre part, il apparaît que le procédé selon l'invention permet de fabriquer une géométrie donnée d'un composant horloger avec une grande précision et fiabilité, et une grande répétabilité dimensionnelle.

[0031] La broche de la décolleteuse est de plus prévue pour garantir la bonne fixation du bloc à usiner, sans déplacement de ce dernier malgré les efforts importants qu'il subit lors de l'opération d'usinage. De plus, la rigidité globale du dispositif d'usinage assure que, ni le bloc à usiner, ni les outils de coupe, ne vibrent ou ne se déforment, ce qui garantit une trajectoire contrôlée de l'outil de coupe. Pour optimiser la stabilité du dispositif d'usinage, une stratégie d'usinage qui minimise les efforts est préférée, notamment par la multiplication des passes de coupe qui enlèvent des très petits copeaux à chaque passe, comme détaillé précédemment.

[0032] D'autre part, avantageusement, le dispositif d'usinage met en œuvre des accélérations et décélérations élevées et précises.

[0033] Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif d'usinage comprend un tour multibroches, c'est-à-dire comprend plusieurs broches qui fonctionnent en même temps, permettant par exemple une fabrication en parallèle de plusieurs composants horlogers par décomposition des opérations d'usinage entre les différentes broches. Par exemple, une broche supplémentaire peut porter un outil de taillage pour la réalisation d'une denture, afin de réaliser un pignon d'horlogerie.

[0034] Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif d'usinage comprend un porte-pièce secondaire, permettant une reprise du composant après son détachage de la barre ou du barreau initial.

[0035] L'invention ne se limite pas à la décolleteuse décrite précédemment, le même principe pouvant être mis en œuvre par l'intermédiaire de tout tour d'usinage.

[0036] L'invention permet ainsi d'usiner de manière avantageuse un bloc en matériau très dur, comme une céramique, ce qui n'était pas possible dans l'état de la technique, et considéré comme impossible par la personne du métier. L'invention s'applique par exemple à partir d'un bloc à usiner intégralement en céramique. La céramique est préférentiellement une céramique frittée et durcie. Le bloc à usiner peut être à base de zircone, notamment de zircone yttriée, l'expression „à base de“ signifiant qu'il comprend au moins 50% en poids de zircone. En variante, il peut être intégralement en zircone, notamment en zircone yttriée. En variante, il peut être à base d'alumine ou intégralement en alumine, intégralement ou à base d'un composite zircone-alumine, intégralement ou à base de carbure de silicium, intégralement ou à base de nitrure de silicium.

[0037] L'invention est plus généralement adaptée à l'usinage par retrait de matière de matière direct, à partir d'un bloc en tout matériau rigide, notamment de dureté supérieure ou égale à 500 HV, voire supérieure ou égale à 600 HV, voire supérieure ou égale à 700 HV, voire supérieure ou égale à 800 HV, voire supérieure ou égale à 1000 HV, voire supérieure ou égale à 1200 HV. Naturellement, quand bien même l'invention est particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet même l'usinage de matériaux aussi rigides que la céramique, elle fonctionne aussi avec un métal ou alliage métallique, notamment un acier inoxydable austénitique, comme le P558 ou le P2000 ou le Biodur 108, ou en superalliage austénitique à base Co comme le Phynox, ou un alliage de cuivre, notamment du cuivre au béryllium (CuBe), ou du verre métallique.

[0038] L'invention permet de plus avantageusement de fabriquer un composant horloger par la seule étape d'usinage décrite précédemment. Toutefois, elle peut être complétée par une étape optionnelle de terminaison, particulièrement une étape de tribofinition du composant horloger. Une telle étape permet par exemple d'adapter l'état de surface d'une ou de plusieurs surfaces fonctionnelles du composant horloger, comme la rugosité Ra. Elle a toutefois un impact négligeable sur la géométrie globale du composant horloger. Notamment, une telle étape de terminaison modifie au maximum de 1%, voire au maximum de 0.5%, voire au maximum de 0.1%, la dimension d'une section transversale du composant horloger issu de l'étape d'usinage décrite précédemment. En fin de procédé, une surface fonctionnelle du composant horloger peut présenter une rugosité Ra inférieure ou égale à 0.5 µm, voire inférieure ou égale à 0.1 µm, voire inférieure ou égale à 50 nm, voire inférieure ou égale à 20 nm, voire inférieure ou égale à 15 nm.

[0039] Autrement dit, l'invention est particulièrement avantageuse en ce que l'étape d'usinage permet de former la géométrie complète et finale, ou quasi-finale, du pignon horloger, et donc une ébauche bien avancée, en dehors de la denture 2. Ainsi, le seul usinage décrit précédemment permet d'atteindre la dimension finale du composant horloger, en dehors de la denture 2, ou la dimension finale d'au moins une portion fonctionnelle du composant horloger, voire une partie de la dimension finale d'au moins une portion fonctionnelle, notamment en dehors de la denture 2, du composant horloger différente de moins de 1%, voire de moins de 0.5%, voire de moins de 0.1%, de la dimension finale de la au moins une portion fonctionnelle du composant horloger. On entend par „portion fonctionnelle du composant horloger“ une portion du composant qui interagit avec un autre composant, notamment comme la portion de chassage pour accueillir par exemple une planche de mobile ou une roue de balancier ou un spiral, ou comme la portion de pivotement qui permet la rotation du composant dans une partie fixe (comme une pierre) qui lui sert de support, ou comme la partie de transmission formée par exemple par une denture.

[0040] Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, un dispositif d'usinage mettant en œuvre un fraisage ou une rectification peut être utilisée. Comme dans le premier mode de réalisation, il a été découvert qu'un outil mécanique de coupe comme une fraise ou une meule d'un tel dispositif, mise en rotation à très forte vitesse, supérieure ou égale à 100000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 120000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 150000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 180000 tours/minute, permet également de sculpter un bloc à usiner se présentant dans un matériau très rigide, comme une céramique, sans engendrer une usure extrême et inacceptable de la fraise. Une telle machine d'usinage est ainsi en variante adaptée pour la fabrication d'un composant horloger. Une différence avec la décolleteuse utilisée dans le premier mode de réalisation est que c'est l'outil de coupe, notamment la fraise ou la meule, du dispositif d'usinage qui tourne, le bloc à usiner pouvant rester fixe, alors que dans la décolleteuse du premier mode de réalisation, c'était le bloc qui était mis en rotation. Dans les deux cas, il existe une rotation relative de très grande vitesse entre un bloc à usiner et un outil mécanique de coupe.

[0041] D'autre part, dans ce deuxième mode de réalisation, le dispositif d'usinage est adaptée pour la fabrication d'un composant horloger ne présentant pas de symétrie de révolution.

[0042] Le fraisage ou la rectification peut aussi former des copeaux de très faible épaisseur à chaque passe, inférieure à 5 µm d'épaisseur, de l'ordre de 1 µm à chaque passe si nécessaire.

[0043] Ce deuxième mode de réalisation présente finalement les mêmes avantages que ceux décrits en référence au premier mode de réalisation.

[0044] Naturellement, les deux modes de réalisation de l'invention peuvent être combinés, un composant horloger pouvant par exemple subir une première mise en forme par une décolleteuse mettant en œuvre un tournage mécanique, avant une finalisation par un dispositif d'usinage mettant en œuvre un fraisage ou une rectification, ou inversement. D'autre part, l'invention peut être combinée avec tout autre procédé de fabrication existant, cet autre procédé pouvant servir à fabriquer une autre portion d'un composant horloger, ou la même portion, avant ou après la mise en œuvre de l'invention, comme par exemple un pignon.

[0045] Dans tous les cas, l'invention permet de former au moins une portion fonctionnelle d'un composant horloger, dont au moins une section transversale est inscrite dans un cercle de diamètre inférieur ou égal à 200 µm, voire inférieur ou égal à 100 µm, voire inférieur ou égal à 70 µm. Elle permet aussi plus généralement de former un composant horloger, de petite dimension, dont la section transversale de plus grande dimension est inscrite dans un cercle de diamètre inférieur ou égal à 2 mm, voire inférieur ou égal à 1 mm, voire inférieur ou égal à 0.5 mm.

[0046] Le procédé de fabrication d'un pignon horloger met avantageusement en œuvre une deuxième étape distincte de taillage de la denture 2, à partir de l'ébauche de composant horloger fabriqué par la première étape décrite ci-dessus.

[0047] Cette deuxième étape de taillage peut être réalisée par divers moyens : avec un outil coupant, mais aussi par ablation laser, ou autre moyen adapté.

[0048] Dans la variante de réalisation de taillage des dents par usinage avec un outil coupant, on peut notamment utiliser les approches suivantes : • Taillage dent-par-dent : dans ce cas, un outil porte le négatif du profil de la dent à tailler, et traverse la portion du composant qui porte la denture par passes successives, en réalisant successivement chaque profil de dent. • Taillage par génération: dans ce cas, l'outil est une fraise-mère qui traverse la section à tailler, qui n'a pas le profil de la denture mais un profil complexe, qui traverse la section à tailler. La fraise-mère a l'apparence d'une vis sans fin entaillée de gorges longitudinales pour aménager des arêtes tranchantes. Ce procédé nécessite de coordonner les mouvements en rotation et translation de l'ébauche de pignon à usiner et de la fraise-mère, afin d'obtenir le profil de denture souhaité sur le pignon. La fraise est animée d'un mouvement de rotation sur son axe pour la coupe, ainsi que d'une translation parallèle à l'axe de la pièce pour l'avance et d'une translation radiale pour la profondeur de passe. Les mouvements de rotation du composant à tailler et de la fraise-mère sont liés. • En variante encore, il est aussi envisageable d'utiliser d'autres types de fraise, comme des burins de rabotage ; des fraises-index pour réaliser des dentures avec des profils non symétriques et/ou profonds ; ou des fraises de taillage frontal, ou des fraises de taillage de roues coniques.

[0049] Des essais montrent qu'il est possible de réaliser des pignons horlogers dans des matériaux durs et cassants, comme de la céramique ou des alliages métalliques avec des duretés supérieures à 500HV, d'excellente qualité. Une très haute vitesse de rotation de la broche qui porte l'outil de coupe pour former la denture dans la deuxième étape permet de réaliser la denture sans casse de l'outil et du composant, et sans écaillement du matériau. La vitesse de rotation de la broche, par exemple pour un taillage dent-par-dent, est de 30'000 tours/min, voire de 40'000 tours/min, voire de 60'000 tours/min. Plus généralement, la deuxième étape de taillage d'une denture 2 met en œuvre une broche qui porte l'outil de coupe pour former la denture, en rotation à une vitesse supérieure ou égale à 30'000 tours/min, voire supérieure ou égale à 40'000 tours/min, voire supérieure ou égale à 60'000 tours/min.

[0050] En complément, pour former des composants en métal dur, une fraise en métal dur est préconisée. Pour former des composants en céramique, une fraise en métal dur casse très rapidement, et une fraise en diamant polycristallin (PCD, poly-crystalline diamond) est particulièrement adaptée.

[0051] Plus généralement, l'invention permet de fabriquer tout composant horloger, et particulièrement tout ou partie d'un axe horloger, comme un axe de balancier ou une tige d'ancre ou un arbre de barillet, une partie d'un pignon, comme décrit précédemment, comme un pignon d'échappement ou un pignon du rouage.

[0052] L'invention porte aussi sur un dispositif d'usinage comprenant au moins une broche configurée pour maintenir un bloc à usiner et un outil mécanique de coupe configuré pour agir en contact direct sur le bloc à usiner de sorte à enlever des copeaux du bloc à usiner, caractérisé en ce que le dispositif d'usinage comprend un moteur relié à l'au moins une broche et/ou à l'outil mécanique de coupe de sorte à l'entraîner en rotation, pour mettre en œuvre le procédé de fabrication d'un composant horloger tel que décrit précédemment, le moteur étant configuré pour entraîner en rotation la au moins une broche à une vitesse supérieure ou égale à 20000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 22000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 25000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 30000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 35000 tours /minute, voire supérieure ou égale à 40000 tours/minute, pendant que l'outil mécanique de coupe vient à son contact pour enlever de la matière par passes successives, ou le moteur étant configuré pour entraîner en rotation l'outil mécanique de coupe, comme une fraise ou une meule, à une vitesse de rotation supérieure ou égale à 100000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 120000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 150000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 180000 tours/minute, qui vient au contact du bloc, maintenu fixe par la au moins une broche, pour enlever de la matière.

Claims (17)

1. Procédé de fabrication d'un pignon horloger, comprenant les étapes suivantes : – Se munir d'un bloc à usiner ; – Usiner le bloc à l'aide d'un dispositif d'usinage comprenant un outil mécanique de coupe agissant en contact direct sur le bloc de sorte à enlever des copeaux du bloc, caractérisé en ce que – l'étape consistant à usiner le bloc met en œuvre une broche sur laquelle le bloc est fixé et entraîné en rotation, à une vitesse supérieure ou égale à 20000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 22000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 25000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 30000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 35000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 40000 tours/minute, pendant que l'outil mécanique de coupe vient à son contact pour enlever de la matière par passes successives, pour former au moins une ébauche du pignon horloger présentant une symétrie de révolution ; ou en ce que – l'étape consistant à usiner le bloc est réalisé par un outil mécanique de coupe, comme une fraise ou une meule, entrainé à une vitesse de rotation supérieure ou égale à 100000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 120000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 150000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 180000 tours/minute, qui vient au contact du bloc, maintenu fixe par une broche, pour enlever de la matière.

2. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième étape distincte de taillage d'une denture (2) sur une ébauche obtenue par ladite étape consistant à usiner le bloc.

3. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième étape de taillage d'une denture (2) comprend un taillage avec un outil coupant, pour un taillage dent-par-dent ou un taillage par génération, ou une ablation laser.

4. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième étape de taillage d'une denture (2) met en œuvre une broche qui porte l'outil de coupe pour former la denture, en rotation à une vitesse supérieure ou égale à 30'000 tours/min, voire supérieure ou égale à 40'000 tours/min, voire supérieure ou égale à 60'000 tours/min.

5. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc à usiner est intégralement en céramique, préférentiellement une céramique frittée et durcie.

6. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la céramique est à base de zircone, notamment de zircone yttriée, ou à base d'alumine, à base d'un composite zircone-alumine, à base de carbure de silicium, ou à base de nitrure de silicium.

7. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc à usiner est en matériau rigide et/ou fragile et/ou dur de dureté supérieure ou égale à 500 HV, voire supérieure ou égale à 600 HV, voire supérieure ou égale à 700 HV, voire supérieure ou égale à 800 HV, voire supérieure ou égale à 1000 HV, voire supérieure ou égale à 1200 HV.

8. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bloc est en métal ou alliage métallique, notamment en acier inoxydable, ou en alliage de cuivre, notamment du cuivre au béryllium (CuBe), ou en verre métallique.

9. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape consistant à usiner le bloc est un tournage mécanique réalisé par une décolleteuse dans laquelle le bloc à usiner est fixé sur une broche et entraîné en rotation, la décolleteuse étant une machine monobroche ou une machine multibroches.

10. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'outil mécanique de coupe agit sur le bloc à usiner par passes fines permettant d'enlever des copeaux de moins de 5 microns d'épaisseur lors d'une passe.

11. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'outil mécanique de coupe comprend un diamant naturel ou synthétique, notamment un diamant synthétique polycristallin, ou du métal.

12. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de terminaison du pignon horloger, particulièrement une étape de tribofinition, qui modifie au maximum 1%, voire au maximum 0.5%, voire au maximum 0.1%, la dimension d'une section transversale du pignon horloger issu de l'étape consistant à usiner le bloc.

13. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'étape consistant à usiner le bloc forme la géométrie finale du pignon horloger, ou la dimension finale d'au moins une portion fonctionnelle du pignon horloger, ou une partie de la dimension finale d'au moins une portion fonctionnelle du pignon horloger différente de moins de 1%, voire de moins de 0.5%, voire de moins de 0.1%, de la dimension finale de la au moins une portion fonctionnelle du pignon horloger.

14. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il fabrique au moins une portion fonctionnelle du pignon horloger de rugosité Ra inférieure ou égale à 0.5 µm, voire inférieure ou égale à 0.1 µm, voire inférieure ou égale à 50 nm, voire inférieure ou égale à 20 nm, voire inférieure ou égale à 15 nm.

15. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il fabrique un pignon horloger dont la section transversale de plus grande dimension est inscrite dans un cercle de diamètre inférieur ou égal à 2 mm, voire inférieur ou égal à 1 mm, voire inférieur ou égal à 0.5 mm, et/ou au moins une portion fonctionnelle du pignon horloger dont au moins une section transversale est inscrite dans un cercle de diamètre inférieur ou égal à 200 µm, voire inférieur ou égal à 100 µm, voire inférieur ou égal à 70 µm.

16. Procédé de fabrication d'un pignon horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il fabrique tout ou partie d'un axe horloger, comme un axe de balancier ou une tige d'ancre ou un arbre de barillet, tout ou partie d'un pignon, notamment l'intégralité d'un pignon monobloc, comme un pignon d'échappement ou un pignon du rouage.

17. Dispositif d'usinage comprenant au moins une broche configurée pour maintenir un bloc à usiner et un outil mécanique de coupe configuré pour agir en contact direct sur le bloc à usiner de sorte à enlever des copeaux du bloc à usiner, caractérisé en ce que le dispositif d'usinage comprend un moteur relié à l'au moins une broche et/ou à l'outil mécanique de sorte à l'entraîner en rotation, pour mettre en œuvre le procédé de fabrication d'un pignon horloger selon l'une des revendications précédentes, le moteur étant configuré pour entraîner en rotation la au moins une broche à une vitesse supérieure ou égale à 20000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 22000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 25000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 30000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 35000 tours /minute, voire supérieure ou égale à 40000 tours/minute, pendant que l'outil mécanique de coupe vient à son contact pour enlever de la matière par passes successives, ou le moteur étant configuré pour entraîner en rotation l'outil mécanique de coupe, comme une fraise ou une meule, à une vitesse de rotation supérieure ou égale à 100000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 120000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 150000 tours/minute, voire supérieure ou égale à 180000 tours/minute, qui vient au contact du bloc, maintenu fixe par la au moins une broche, pour enlever de la matière.