Brevet FR2459706A1 — publié le 19810116

L'invention concerne une meule pour le travail des métaux, comportant des grains abrasifs tenus par une matrice dont la dureté varie dans une zone de meulage traversée d'une seule traite par la pièce meulée lors du passage de celle-ci sur la meule. Dans l'industrie existe depuis longtemps déjà le désir de pouvoir disposer de meules avec lesquelles on puisse effec- tuer, en une seule et même opération, un meulage grossier ou ébauchage et un meulage fin ou finition. Les essais que la demanderesse a effec- tué dans cette direction ont jusqu'à présent échoué parce que les meules avaient tendance, après un court temps de travail, à brûler, c'est-à-dire à échauffer exagérément la surface de la pièce, du fait que la pression de meulage dans la zone de finition devenait trop élevée après une certaine usure de la zone d'ébauchage. Par le brevet britannique n* 210 945, on conna!t une meule du type défini au début, dont la zone de meulage sur laquelle passe la pièce d'une traite possède aux deux extrémités une région marginale qui présente une matrice plus dure et un grain plus fin qu'une région médiane. Cette mesure vise à augmenter la résistance des zones marginales - plus fortement solicitées de la meule et à obtenir ainsi une usure plus uniforme. Cette meule connue ne per- met pas d'effectuer d'une traite un ébauchage et une finition parce que la pièce est exposée au début et à la fin de l'opération de meu- lage à une surface de meulage de propriétés identiques en ce qui concerne la dureté de la matrice et la grosseur de grain. Par le modèle d'utilité DE-GM 19 64 604 de la République Fédérale d'Allemagne, on connaft un disque à meuler et polir des pierres précieuses et des pierres fines, qui réunit une zone de meulage et une zone de polissage sur un seul corps. La zone de meulage est constituée d'un disque de cuivre ou d'aluminium, sur la périphérie duquel est fritté, galvanisé ou lié par résine du grain diamant. La zone de polissage doit être constituée de métaux doux et d'alliages de métaux doux, en particulier de cuivre, de verre acrylique ou d'autres matières synthétiques et de bois. Les zones de meulage et de polissage sont donc constituées, soit de matériaux identiques, soit de matériaux qui se différencient à peine quant à leur souplesse ou déformabilité. Dans le cas d'un disque de meulage et de polissage pour la joaillerie, la pièce n'est pratiquement jamais en contact avec à la fois la zone de meulage et la zone de polissage. La pierre est plutôt retirée de la zone de meulage par son écartement du disque après le meulage puis réappliquée contre la zone de polissage du disque. Le problème mentionné ci-dessus de la "brGlure" ne se présente pas avec les pierres fines parce qu'il s'agit d'un matériau totalement différent et parce qu'il n'y a plus d'enlèvement de matière au polissage des pierresde joaillerie. ?ar le brevet des Etats-Unis d'Amérique n03 510283, on connart une meule qui présente une matrice formée d'un voile ou nappe de fibres liées entre elles par une résine, dans laquelle sont incorporés des grains abrasifs. La réalisation en une seule traite de l'ébauchage et de la finition est impossible avec cette meule. L'invention vise à réaliser une meule du type indiqué au début de manière qu'elle permette d'exécuter l'ébauchage et la finition d'une traite, sans qu'il y ait dans la région de finition une tendance à la brûlure de la pièce, c'est-à-dire à l'échauffement exagéré de la surface métallique travaillée. Une meule selon l'invention est essentiellement caractérisée en ce que la zone de meulage se compose, dans la direc- tion de déplacement de la pièce par rapport à la meule, tout d'abord d'une zone d'ébauchage à matrice dure puis d'une zone de finition reliée rigidement à la zone d'ébauchage,,dont la matrice est cons- tituée d'un produit textile plus souple et à structure ouverte, la résistance ou la compressibilité de la zone de finition étant ajustée, par rapport à celle de la zone d'ébauchage, de manière que, lorsque la pièce est appliquée contre toute la zone de meulage, la zone de finition reçoive une fraction de la pression de meulage totale tout au plus égale à sa fraction d'aire de contact de la pièce avec la meule. Une meule selon l'invention permet, pour la première fois, de réaliser un ébauchage et une finition d'une seule traite. La meule est divisée en deux zones de propriétés nettement différentes mais solidement reliées l'une à l'autre. Dans la zone d'ébauchage, le grain abrasif est lié dans une matrice dure, tandis que, dans la zone de finition, les grains sont maintenus dans une matrice textile beaucoup plus souple. La demanderesse a constaté avec étonnement que, malgré cette grande différence de souplesse dans les matériaux cons- titutifs des matrices, on obtient une abrasion suffisante dans la zone d'ébauchage et une abrasion certesplus faible mais néanmoins encore suffisante pour la finition dans la zone de finition. Du fait que la zone de finition ne transmet tout au plus que la fraction de la pression de meulage totale correspondant à la partie en contact avec la zone de finition de l'aire de contact totale entre la meule et la pièce, toute tendance à la bralure est exclue. L'utilisation d'un produit textile pour la matrice de la zone de finition permet d'ajuster sa souplesse exactement de manière que la pression de meu- lage dans la zone de finition suffise pour assurer une finition nette si la zone d'ébauchage n'est pas encore usée et que cette pression ne devienne quand même pas excessive si la zone d'ébauchage est for- tement usée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plu- sieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: les figures 1 et 2 sont respectivement une coupe axiale et une vue en plan d'une meule selon l'invention en boisseau la figure 3 est une coupe axiale de la meule en boisseau des figures 1 et 2 lors de l'affûtage d'un couteau; la figure 4 est une coupe axiale d'une meule selon l'invention en forme de disque; la figure 5 est une vue de côté de la meule selon la figure 4 pendant le meulage d'un tube la figure 6 est une vue en plan d'une meule selon l'invention en boisseau ou en anneau lors de l'usinage de pièces sur une table tournante; et la figure 7 est une vue de dessus sur deux meules discordes jumelées entre lesquelles passent les pièces à meuler. La meule en boisseau du premier exemple de réalisa- tion, figures 1 et 2, comporte un support 1 en métal, bois ou aussi en masse de meulage, qui sert au montage de la meule sur l'arbre d'une machine. La meule présente une zone de meulage grossier ou d'ébauchage 2, devant produire une abrasion, et une zone de meulage fin ou de finition 3. La figure 3 montre le mode d'utilisation de cette meule en boisseau. La meule est dans ce cas fixée sur une plaque de support 4 d'une machine à meuler automatique. La pièce à meuler 5, en l'occurrence la lame d'un couteau, est amenée en contact avec la meule dans le sens des flèches a, b et passée sur la zone de meulage 2, 3 dans le sens de la flèche c et en une seule traite, éventuellement avec oscillation, dans un temps réglable. Enfin, l'usinage terminé, le porte-pièce est écarté de la meule dans le sens de la flèche d. La zone d'ébauchage 2 de la meule est constituée d'un grain abrasif connu en soi, d'abrasif naturel, de corindon, carbure de silicium par exemple, et d'une matrice dure formée d'une matière hydratante ou céramique, de magnésite, résine synthétique ou caoutchouc dur par exemple. Pour ce qui concerne la grosseur de grain, on choisit principalement la granulométrie la plus fine encore juste en mesure de produire l'enlèvement de matière grossier demandé sur la pièce. Les compositions selon les demandes de brevet DE-OS 17 52 612, 27 30 665 et 28 22 910 de la République Fédérale d'Allemagne se sont avérées convenir particulièrement pour la cons- titution de la zone d'ébauchage 2 de la meule. La zone de finition 3 peut ttre formée d'un grain abrasif de même nature que celui de la zone d'ébauchage 2, ou d'une nature différente, mais sa granulométrie sera généralement plus fine, de manièreque la profondeur de rugosité que la zone d'ébauchage 2 a laissé sur la pièce soit suffisamment égalisée et affinée pour que la pièce présente ensuite l'aspect meulé désiré. La zone de finition3 peut également etre composée de deux ou davantage de zones à granu- lométrie échelonnée. La matrice utilisée dans la zone de finition 3 est particulièrement importante. Cette matrice doit absorber une partie de la pression de meulage totale correspondant tout au plus à la partie en contact avec la zone de finition de l'aire de contact totale de la pièce avec la meule et elle doit assurer que la pression entre la zone de finition et la pièce soit juste assez forte pour que l'effet de finition souhaité soit obtenu. On obtient ce résultat grftce au fait que la matrice de la zone de finition 3 est rendue plus souple ou de nature à céder sous un plus faible effort que la matrice de la zone d'ébauchage 2. La matrice de la zone de finition est à cet effet réalisée d'un produit textile à structure ouverte, d'un voile ou d'une nappe de fibres non orientées par exemple, dans laquelle sont incorporés les grains abrasifs ou les grains abrasifs agglomérés. Il s'est avéré particulièrement avantageux de réa- liser la zone de finition 3 séparément de la zone d'ébauchage 2 et de les relier ensuite solidement l'une à l'autre. On dispose ainsi des possibilités les plus diverses pour adapter les zones d'ébauchage et de finition de façon optimale à la machine, la pièce, au matériau et à la nature du meulage, sous arrosage ou à sec par exemple. Pour conférer à la zone de finition 3 la souplesse ou la compressibilité désirée, il est avantageux d'utiliser, en plus de la matrice textile, un liant secondaire qui a pour but d'assembler et de consolider les structures textiles. Lorsqu'elle n'est pas sous une charge par la pression de meulage, la matrice textile de la zone de finition dépasse par rapport à la zone d'ébauchage 2 mais elle peut être repoussée facilement. Après un temps de travail relativement court, la matrice textile de la zone de finition proprement dite est effilochée, ce qui contribue de façon avantageuse à l'action de fini- tion respectivement de polissage. Lors d'un meulage (rectification, ébavurage, affatage ou autre) sous arrosage, cet effilochage produit en outre l'entraînement d'une grande quantité de liquide d'arrosage dans les régions o la vitesse circonférentielle est maximale " c'est- à-dire exactement là o l'effet de son éjection de la meule par la force centrifuge est le plus fort - et son amenée dans la zone de meulage. Cette meule n'a donc pratiquement pas tendance à "braler". L'expression "produit textile à structure ouverte" désigne ici des corps, tels que les voiles ou des feutres, formés par enroulement ou superposition de couches de matières premières textiles tissées ou non tissées. Les couches du produit textile sont appliquées les unes contre les autres sous une densité plus ou moins grande et elles sont de préférence reliées entre elles par le liant secondaire. Ce liant secondaire est lui-même viscoplastique à élas- tomère et se présente de préférence sous forme d'une mousse. Il peut éventuellement contenir d'autres grains abrasifs. Les spires ou les couches peuvent être appliquées de manière qu'elles contiennent des grains dont la grosseur varie, c'est-à-dire devient plus fine, dans la direction de l'avance de la pièce. Les liants naturels ou synthé- tiques les plus divers peuvent atre envisagés comme liants secondaires, notamment des résines thermodurcissables, des liants à dispersion, le chlorure de polyvinyle, des latex de caoutchouc, des résines époxy et polyester rendues élastiques, des polyuréthannes et autres, tous de préférence sous forme de mousse ou amaigris par l'incorporation de charges ou par d'autres mesures en vue de l'obtention d'une struc- ture ouverte. La demanderesse a constaté avec étonnement que se sont précisément les liants ayant la réputation d'une faible tenue à l'humidité, les polyuréthannes mousses par exemple, qui conviennent de façon excellente comme liant secondaire pour les structures textiles contenant des grains abrasifs de la zone de finition 3 quand-elle est utilisée sous arrosage. Alors que, par exemple, des zones d'ébau- chage réalisées selon les demandes de brevet DE-OS 27 30 665 et 21 22 910 de la République Fédérale d'Allemagne sont très stables dans des conditions de meulage sous arrosage dans le domaine alcalin, malgré leur hydrophilie, et apportent des pouvoirs d'abrasion élevés, un liant de polyuréthanne dans la zone de finition 3 fait gonfler la structure textile et la rend plus souple et plus douce dans la zone de meulage, ce qui favorise l'entratnement de liquide d'arrosage. La figure 4 représente une meule sous forme d'un disque. Là encore, la zone d'ébauchage 6 est liée solidement à la zone de finition 7. Ces deux zones sont disposées ensemble sur un noyau 8 en résine de coulée comportant un disque central 9 de bois, d'un métal ou d'un matériau analogue. L'utilisation d'une telle meule discorde est illustrée sur la figure 5. La pièce 10, un tube comme dans l'exemple représenté, un piston hydraulique ou une autre pièce, est passéesur la meule dans le sens de la flèche A, A moins que la meule ne soit déplacée dans le sens contraire s'il s'agit d'une rec- tification entre pointes par exemple. La meule tourne dans l'exemple de la figure 5 vers le bas sur le côté avant, dans le sens de la flèche B, et le tube tourne également vers le bas sur le côté avant, dans le sens de la flèche C. L'enlèvement de matière désiré de la pièce est produit par la zone d'ébauchage 6 et la zone de finition 7 donne l'aspect superficiel fin souhaité. La demanderesse a constaté que les marques spiralées que présente le tube à la fin d'un usinage conventionnel, en parti- culier s'il est effectué sans arrosage, disparaissent en cas d'utilisation d'une meule selon l'invention comme représenté dans l'exemple de la figure 5. Il s'ensuit que les meules discordes selon l'invention permettent en bien des cas de supprimer un ou même deux postes de meulage ou de polissage. La figure 6 représente une meule en boisseau montée sur une broche verticale. Cette meule présente une zone d'ébauchage 11 et une zone de finition 12 et elle sert à l'usinage de pièces 13 maintenues sur une table 14 tournant lentement. Les pièces brutes sont mises en place sur la table au point désigné par 13' et elles sont retirées de la table après usinage au point 13". La broche por- tant la meule est faiblement inclinée par rapport à l'axe de la table 14, de manière que la zone de meulage soit située dans la région désignée par 15. Les pièces 13 entrent tout d'abord dans la zone d'ébauchage 11, o s'effectue l'abrasion désirée, et quittent la meule par la zone de finition 12, o est produit l'aspect superficiel désiré. La figure 7 montre enfin, vue de dessus, une machine à meuler comportant deux meules discordes jumelées fixées par vissage, par exemple selon la norme DIN 69 191, qui présentent des zones d'ébauchage 16 et des zones de finition 17, ces dernières étant situées dans ce cas au centre des meules. Les pièces 18 pénètrent de droite à gauche dans la fente de meulage - dont la largeur peut être réglée - et la quittent vers la gauche dans le sens de la flèche D. La zone de meulage dans une telle machine est limitée au c8té droit (dans la représentation de la figure 7) puisque les meules s'usent ici légèrement en cène, conformément à l'abrasion produite sur les pièces 18. Lorsque les meules sont ainsi disposées, l'abrasion désirée est également produite dans la zone d'ébauchage 16, la zone de finition 17 au centre donnant ensuite l'aspect superficiel sou- haité. Les pièces ne viennent plus en contact avec les meules dans la région s'étendant du centre des meules jusqu'à leurs bords se trouvant à gauche dans la représentation de la figure 7. L'amenée du liquide d'arrosage s'effectue dans ce cas par le centre des meules, à travers l'arbre creux 19. D'autres formes d'exécution de meules selon l'inven- tion sont bien entendu possibles. Les meules ou roues connues de finition pour lames (roues de feutre) sous forme de disques-boisseaux de diamètre relativement grand et d'épaisseur relativement faible de la masse de meulage ou de polissage peuvent Otre agencées de façon avantageuse selon l'invention afin d'obtenir un aspect meulé (de la surface polie au feutre) plus fin. Un avantage particulier de la zone de finition dans cette application est que la structure ouverte de cette zone entraîne mieux la graisse utilisée dans ce polissage au feutre, contribuant ainsi à l'affinement de l'aspect superficiel fini. Une autre application de meules selon l'invention à l'usinage de lames de couteaux concerne les machines à meuler appe- lées outre-Atlantique "double headers". Deux meules discordes selon la figure 4 tournent dans ce cas l'une contre l'autre autour d'arbres parallèles, dont l'un peut être déplacé par rapport à l'autre. Les deux meules tournent en sens contraires et de manière que leurs aires de contact mutuel au milieu descendent à la même vitesse. Les lames à affûter sont introduites manuellement ou automatiquement dans cette zone de contact, d'o elles sont retirées lentement, éventuellement avec oscillation, après serrage de la meule déplaçable contre l'autre meule. Selon un exemple de mise en oeuvre, on produit des meules annulaires ou en boisseau selon les demandes-de brevet DE-OS 17 52 612, 27 30 665 ou 28 22 910 de la République Fédérale d'Allemagne dans les dimensions 350 x 120 x 270 avec des grains abrasifs de corindon agglomérés, dans les grosseurs de grain selon la norme FEPA 150. Sur les anneaux ainsi obtenus est enroulé ensuite un voile de fibres non orientées formant après compression une couche de 10 mm d'épaisseur, contenant du corindon de la grosseur de grain et renforcée avec de la mousse de polyuréthanne. Sur les machines conventionnelles et avec utilisation des liquides d'arrosage classiques, les meules ainsi réalisées ont non seulement produit l'abrasion jusqu'à présent réalisable avec les meules de magnésite connues sur des lames de couteaux de cuisine d'environ 15 cm de long et environ 20 mm de large, l'aspect de sur- face est en outre plus fin que celui réalisable selon le procédé antérieur, dans une deuxième opération, avec un disque de meulage fin (roue de feutre). Il suffisait simplement de porter la durée de l'opération de 20 à 22 secondes. Voir à cet égard le procédé selon la figure 3. Les meules ou outils analogues selon l'invention permettent par conséquent de supprimer une ou même plusieurs opéra- tions, permettant d'économiser la totalité du coat de ces opérations, et d'augmenter en meme temps la qualité du produit final. Les structures textiles de la zone de finition peu- vent également Otre constituées de matériaux fibreux différents sans que cela compromette les bons résultats réalisables avec l'invention, par exemple par des tissus ou des voiles de soie de verre, lesquels protègent en même temps la meule contre la rupture sous l'action de la force centrifuge. Les spires ou lescouches desoie de verre peuvent être liées entre elles, par exemple, par une résine époxy contenant une fraction optimale d'un grain abrasif approprié. Il va de soi que d'autres tissus, du jute et du sisal par exemple, peuvent égale- ment Ètre envisagés pour la formation de la zone de finition. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Meule pour le travail des métaux, comportant des grains abrasifs tenus par une matrice dont la dureté varie dans une zone de meulage traversée d'une seule traite par la pièce meulée lors du passage de celle-ci sur la meule, caractérisée en ce que la zone de meulage se compose, dans la direction de déplacement de la pièce (5) par rapport à la meule, tout d'abord d'une zone d'ébau- chage (2) à matrice dure puis d'une zone de finition (3) reliée rigi- dement à la zone d'ébauchage, dont la matrice est constituée d'un produit textile plus souple et à structure ouverte, la résistance ou la compressibilité de la zone de finition étant ajustée, par rapport à celle de la zone d'ébauchage, de manière que, lorsque la pièce est appliquée contre toute la zone de meulage, la zone de finition reçoive une fraction de la pression de meulage totale tout au plus égale à sa fraction d'aire de contact de la pièce avec la meule. 2. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone de finition (3) est composée de plusieurs parties à granulométrie échelonnée des grains abrasifs. 3. Meule selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la matrice de la zone de finition (3) est formée deplusieurs couches d'un tissu pour produits abrasifs reliées entre elles par un liant secondaire. 4. Meule selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la matrice de la zone de finition (3) est formée d'un voile de fibres non orientées lié par un liant secondaire et conte- nant les grains abrasifs. 5. Meule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la matrice de la zone de finition (3) est réalisée sous forme d'un enroulement d'un produit textile. 6. Meule selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisée en ce que le liant secondaire est une matière plas- tique, en particulier sous forme d'une mousse. il 7. Meule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des grains abrasifs supplémentaires sont ajoutés au liant secondaire.