Processus de rodage :

Le rodage est une opération d’enlèvement de matière lente, son but est d’enlever la matière, modifier la forme et diminuer la rugosité de surface initiale. Il est utilisé moins pour la finition et plus pour la précision de la forme, comme la planéité dans le cas d'objets plats ou sphéricité dans le cas des lentilles sphériques. En revanche, le terme polissage implique une meilleure finition avec peu d'attention pour la précision de la forme (Lucca D.A. et al. 1998). Dans la fabrication en série des verres optiques, le rodage est une étape prémordiale dans le processus de fabrication sont principe est illustré dans la figure 1.14. Les principaux facteurs influençant les caractéristiques de rodage sont le type du rodoir, le type et la taille des grains abrasifs et le type du liquide de rodage (Stachowiak G.B. & Stachowiak G.W. 2001).

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Figure 1.14 : schéma de principe de rodage

1.8.1. Rodoir :

Le matériau du rodoir est important car une pièce peut être gravement rayée et endommagé par des abrasifs si la plaque de rodage est trop dure (Inamura T. 1998). La composition de la plaque de rodage est d'une grande importance car elle peut affecter les résultats du procédé de rodage. Une plaque de rodage dure résiste à l’enfoncement des grains abrasifs. Par conséquent, les grains roulent plus que de glisser de sorte que la majeure partie de l'enlèvement de matière est par microfracture induite par des contraintes. En outre, les grains sont plus susceptibles d'être incorporés dans la pièce. Une plaque de rodage plus souple permet à des abrasifs de s'emboîter partiellement dans cette derniere, ce qui entraîne un déplacement plus glissant et un enlèvement de matière par arrachement. Le résultat est une surface plus fine mais moins de planéité. Pour obtenir une meilleure qualité de surface en fonction de la planéité, le rodage moderne utilise souvent un disque dur et des grains abrasifs très fin.

Pour produire une surface plane, il est important que la suspension des grains abrasifs soit distribuée uniformément entre la pièce et la plaque de rodage. Il y a une tendance à l'accumulation des grains abrasifs dans certaines régions, ce qui augmente la pression locale et, par conséquent, augmente le taux d’enlèvement dans ces zones (Fang et al. 1998).

Une grande variété de rodoir est accessible pour presque n'importe quelle application : fonte (pour l'ingénierie générale), céramique (pour les céramiques et autres matériaux durs), verre

Composant optique Axe de rotation

Axe de rotation

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(pour les matériaux électro-optiques), aluminium / acier inoxydable, et bien d'autres, (Figure 1.15).

Les rodoirs rainurés sont idéales pour la surface plane même avec de grandes superficies. Pour le rodage cylindrique, on préfère des plaques sans rainures.

Figure 1.15 : Différents types de rodoir.

1.8.2. Grains abrasifs :

Dans le rodage, les abrasifs Al2O3 et SiC sont généralement utilisés en raison de leur faible

coût et de leur distribution stable. Pour une utilisation efficace de la taille des grains abrasifs pendant le traitement des lentilles optiques ou des prismes, le nombre de la taille des grains abrasifs est doublé à chaque pas pour obtenir finalement la rugosité de surface souhaitée à travers la pièce à usiner. Bien qu'aucune explication claire ne soit fournie pour ce processus, il semble que ces conditions de rodage sont empiriques. Les irrégularités de surface et des couches endommagées formées lors de l'étape de rodage peuvent être complètement enlevés pour produire la forme et la taille exacte souhaitée. Dans ces conditions, le doublement du

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nombre de tailles à chaque pas peut également être appliqué au rodage des matériaux céramiques.

La finition par abrasion magnétique a récemment été proposée comme nouvelle méthode de rodage. Les abrasifs magnétiques, en matériau ferromagnétique et les poudres abrasives frittées / broyées, interagissent avec le champ magnétique de la pièce, nécessitant par conséquent une machine spécialement conçue pour le traitement (Shinmura T. & Aizawa T. 1992).

Les abrasifs sont soit naturels (diamant, corindon, émeri, grenat, quartz), soit artificiellement cristallins (diamant, carbure de silicium, oxyde d'aluminium, nitrure de bore cubique, carbure de bore, etc.). La deuxième catégorie peut être divisée en deux groupes:

• Abrasifs fondus qui sont le résultat de très hautes températures qui produisent des cristaux durs.

• Les abrasifs non fondus qui sont le résultat de températures plus basses et d'additifs chimiques.

Les abrasifs non fondus ne sont pas aussi durs que les abrasifs fondus.

Le tableau 1.8 représente la classification des grains abrasifs selon l’échelle Mohs de dureté

Tableau 1.8 : Echelle Mohs de dureté

Grain abrasif Echelle de Mohs

diamant 10.0

Nitrure de bore cubique (Borazon CBN) 9,9

Carbure de silicium 9,5

Oxyde d'aluminium 9,0

Oxyde d'aluminium blanc 38A 9,0

Corindon 9.0

Oxide de chromium 8,5

Garnet 8-9.0

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1.8.3. Liquide de rodage :

Les grains abrasifs sont transportés vers la zone de rodage en suspension dans un milieu huileux ou aqueux dans le but d'obtenir une répartition continue et uniforme sur le rodoir. Ce support liquide est disponible en diverses viscosités pour couvrir presque toutes les exigences du procédé. La fonction de support est de lubrifier les deux surfaces. La lubrification est nécessaire pour réduire le frottement entre l'abrasif et la pièce, aider à disperser uniformément le produit abrasif sur la plaque de recouvrement et à retirer les débris abrasés de la zone de travail. La caractéristique la plus importante du support est sans doute sa capacité à suspendre et disperser uniformément les particules abrasives dans toute l'interface entre la pièce et le rodoir.