Brevet FR2522691A1 — publié le 19830909

t 52269 '1 La présente invention a trait à un procédé de fabrication d'un élément de polissage et elle vise particulièrement à permettre de réaliser un tel élément qui soit essentiellement tout en métal en vue de la finition d'articles à surface métallique ou non métallique Elle englobe également les éléments obtenus par mise en oeuvre de ce procédé. On a traditionnellement utilisé jusqu'ici des outils tels que des limes ou des toiles émeri pour polir les surfaces d'articles non métalliques (par exemple en bois, en bambou ou en résine synthétique) ou métalliques (en aluminium, laiton, cuivre, acier ou analogues). Les limes constituent des outils faits à partir d'ébauches métalliques et qui, à l'état fini, comportent des dents sur une ou plusieurs de leurs faces Ces dents se réalisent d'ordinaire sur elles par taillage de la surface de l'ébauche à l'aide d'un outil en forme de ciseau Malheureusement ce procédé n'est pas aisément adaptable aux techniques de fabrication en grande série En outre avec un tel procédé ni les sommets des dents, ni leurs c 8 tés à l'état fini ne sont plats et réguliers A cet égard les limes comportant des dents à sommets et à c 8 tés non plats et réguliers sont susceptibles de donner lieu à des phénomènes de bourrage ou encrassement de leurs parties en dépression, et qui apparaissent même davantage lorsqu'on utilise la lime considérée sur des pièces non métalliques De plus, en raison de l'extrême difficul- té qu'on éprouve à réduire les intervalles entre les dents, les limes n'ont généralement pas été considérées comme convenant aux phases fi- nales nécessaires pour le finissage fin ou le polissage proprement dit. Les papiers et toiles chargés d'émeri ou analogues sont fabriqués en collant des particules abrasives sur le support choisi On peut les utiliser pour les phases de finition étant donné que leur faces comportent des mailles très fines Toutefois au cours de l'opération de polissage les particules abrasives collées au support tendent à se dégager de celui-ci Ce phénomène n'a pas seulement un effet défavorable sur la durée d'utilisation de la toile ou papier, mais il peut constituer la cause de problèmes ultérieurs Bien que la souplesse des toiles ou papiers du genre en question permette de les utiliser avec un support, ce détachement de particules se produit même lorsqu'on opère ainsi. Toutes les fois qu'on utilise une lime ou bien une toile ou papier émeri abrasif, on risque de laisser de fines rayures sur la surface en cours de polissage L'agencement des dents (dans le cas d'une lime) ou des particules abrasives (qui jouent le même r 8 le que les dents dans celui d'une toile ou papier) ne peut être strictement réglé, ce qui contribue à l'apparition de telles rayures sur les surfaces polies. Dans le brevet japonais 51-9958 on décrit une lime en forme de feuille en vue de résoudre les problèmes ci-dessus concernant les outils de polissage existants Cette lime est faite en métal, mais elle ne ressemble pas aux limes ordinaires comportant des creux aux points d'intersection des dents En fait, dans les limes en feuilles suivant le brevet cité, les dents s'étendent sans interruption sur la surface de l'outil En outre leur disposition sur les feuilles est strictement régulière, mais ces dernières sont minces et manquent en général de rigidité Il en résulte qu'elles sont aisément endommagées. Certaines formes d'exécution des limes en feuille décrites dans le brevet japonais 51-9958 sont propres à pouvoir s'utiliser avec un support Toutefois lorsque leurs dents sont usées, on met au rebut tout l'ensemble de la feuille métalliquedu support Cela n'est ni économique, ni avantageux dans une société consciente du problème des déchets Les limes enfeuilles collées à des supports en vue d'être utilisées comme outils de polissage ne durent pas toujours autant qu'on pourrait le désirer et ne conviennet pas pour des utilisations prolongées A cet égard les feuilles, qui ne sont pas rigides, tendent à se dégager du support dans certaines conditions de collage ou lors de travaux entral- nant des contraintes très élevées. Les formes d'exécution des limes en feuilles décrites dans le brevet japonais précité ont un angle de coupe (angle entre la face supérieure d'une dent et un c 8 té de celle ci) qui dépasse 90 (c'est-à- dire qui devient obtus) Un tel angle de plus de 900 aboutit à une action de polissage qui n'est pas optimale En fait, quand on considère leur section transversale, les dents des limes en feuille décrites dans ce brevet sont essentiellement semi-circulaires Cette conformation ré- sulte des procédés par électrolyse et par réduction utilisés pour fabriquer une telle feuille et le moule métallique correspondant A cet égard le brevet japonais 51-9958 a été cité dans les présentes pour se référer plus particulièrement aux phases que comporte la fabrication des limes du genre précité A cet égard les dents de la lime en feuille doivent être essentiellement établies à la forme semi-circulaire pour permettre l'extraction de la feuille à partir du moule auquel elle est associée lors de la fabrication Si l'on procédait autrement ou éprouverait des difficultés considérables pour réaliser ce démoulage C'est pourquoi les limes établies conformément au procédé suivant le brevet en cause 2522691- comportent des angles de coupe de plus de 90 avec des dents qui tendent à manquer de rigidité. Compte tenu des dificiences précitées des éléments de polissage existant à l'heure actuelle, la présente invention vise à établir un procédé de fabrication d'un tel élément entièrement métallique qui possède une rigidité et une vie utile considérables. Un avantage de l'invention réside dans le fait qu'elle permet la production en grande série facile et économique de cet élément. Un autre avantage est que l'utilisation de l'élément ainisi établi permet d'obtenir des surfaces finies régulières, durables et qui exigent cependant pour leur réalisation moins de travail que les procédés de la technique antérieure. Conformément à l'invention, pour établir un élément de polissage on commence par déposer une pellicule d'un vernis photorésistant sur la surface d'une monture métallique On utilise ensuite un masque pour recouvrir sélectivement des zones de la pellicule ainsi déposée en vue d'exposer les zones non recouvertes Puis l'on enlève des zones de celleci de manière à laisser à découvert les autres zones qui correspondent aux dents de l'élément de polissage On attaque alors la surface métallique ainsi découverte pour y creuser des dépressions en forme de poches Ce-la s'obtient à l'aide d'un acide en maintenant celui-ci en mouvement relatif par rapport au métal Une fois l'opération terminée on élimine les parties restantes de la pellicule de vernis On obtient ainsi un élément de polissage comportant des dents à arêtes aig Ues. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer On a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes pièces Il est en outre à noter que les diverses figures ne sont pas nécessairement à l'échelle. Fig 1 à 7 sont des coupes schématiques illustrant les phases opératoires successives du procédé de fabrication d'un élément de polissage suivant l'invention. Fig 8 est une vue en perspective d'un élément comportant une multiplicité de dents de forme substantiellement cylindrique. Fig 9 montre de même un élément à dents en forme de bandes. Fig 10 correspond de son c 8 té au cas de dents en forme de bandes s'intersectant dans un sens et dans l'autre. Fig 11 est une coupe verticale d'un outil à dents de forme substantiellement cylindrique, l'élément étant fixé à un'ts Jpport. Fig 12 est une vue en plan par dessous correspondant à fig 11. Fig 13 montre en élévation un élément de polissage fixé à un autre type de support de façon à constituer un outil. Fig 14 est une vue en plan par dessous de l'outil de fig 13. Fig 15 est une coupe schématique d'une pièce de métal comportant une face rugueuse. Fig 16 montre en coupe schématisée un élément de polissage obtenu à partir de la pièce métallique suivant fig 15. Conformément à la présente invention l'on établit un élément de polissage en partant d'une pièce ou embase 1 faite d'un métal choisi parmi ceux qui conviennent pour une attaque à l'acide La forme de cette embase peut être celle d'une plaque ou d'un bloc Dans le second cas elle peut être rectangulaire ou ronde Dans l'exemple représenté en fig 1, c'est une plaque d'acier qu'on a choisie en guise d'embase métallique 1. Comme montré fig 2, l'on revêt la surface de l'embase 1 d'une pellicule photorésistante 2, c'est-à-dire qu'on lui applique un vernis sensible à la lumière et résistant aux acides utilisés dans la gravure sur métaux On comprend que la surface travaillante qu'on va ainsi obtenir pour l'élément n'est pas nécessairement limitée à l'une des faces de l'embase 1, mais peut intéresser plusieurs de celles-ci. Toutefois pour simplifier les explications qui vont suivre, on supposera que cette surface de travail n'est réalisée que sur la face avant -(ou dessus) de la pièce ou embase considérée Mais il reste entendu que la face inférieure (dessous) pourrait également être traitée pour présen- ter une surface abrasive. On applique à la pellicule 2 un pré-traitement de cuisson Puis on réalise sur elle et sur l'embase 1 un dessin de dents à l'aide d'un, dispositif tel qu'un micro-grille qu'on contracte de manière à réaliser un photomasque de précision 3 (fig 3) Celui-ci comporte un dessin comprenant des zones pleines destinées à correspondre aux dents qu'on désire réaliser sur l'embase 1, et des zones vides qui représentent les espaces séparant ces dents On applique le photomasque sur la pellicule 2 pour recouvrir des zones de celle-ci pendant la phase d'exposition et de développement au cours de laquelle les zones non ainsi masquées de la pellicule 2 sont éliminées. 2 $ t 691 On traite ensuite la pellicule qui demeure sur l'embase 1 pour lui faire subir une phase de post-cuisson au cours de laquelle on réalise dans celle-ci des ouvertures 4 correspondant aux zones vides du masque 3, comme représenté en fig 4, de manière à découvrir le métal, à la façon indiquée en 5 en fig 4 On peut alors passer à l'attaque ou gravure à l'acide. La forme d'exécution qu'on vient de décrire utilise une image du type dit positif avec une pellicule photorésistante dont les zones exposées sont enlevées après le développement, le tout en liaison avec un photo-masque Toutefois l'on pourrait aussi mettre en oeuvre une autre méthode bien connue suivant laquelle on se sert d'une image négative, tandis qu'au contraire ce sont les zones non exposées de la pellicule qu'on élimine après le développement, en opérant là encore en coopération avec un photomasque Au fond, ce qui est nécessaire, à c'est la pellicule dont certaines zones sont enlevées de manière que celles qui subsistent correspondent aux dents 11 de l'élément de polissage, que l'image soit positive ou négative. Au cours de l'opération de gravure les zones découvertes 5 de l'embase l sont attaquées chimiquement par application d'un acide On prévoit pendant ce processus un mouvement de déplacement physique relatif entre l'embase et le bain Ce déplacement fait que l'acide corrode plus profondément le métal de l'embase 1 et il facilite l'attaque latérale, c'est-à-dire le creusement à contre-pente des parties de celui-ci qui se trouve au-dessous de la pellicule photorésistante 2. L'opération aboutit à la formation dans l'embase d'une multiplicité de poches 6, comme montré en fig 5 et 7 par exemple Une telle poche se présente sous la forme d'une creusure en arc de cercle (qui s'apparente dans certains cas Aune courbe fermée semi-ovale) apparaissant entre deux dents 11 Ainsi que le montre le dessin chaque dent 11 est ainsi entourée par la face supérieure de l'embase 1 et par le profil en arc de cercle des creusures 6 adjacentes Une tangente au profil de la creusure vers le point d'intersection de celui-ci avec la face supé- rieure de l'embase 1 fait avec cette face un angle intérieur éC inférieur à 90 . Le déplacement physique relatif entre le métal de l'embase 1 et le bain peut se réaliser de diverses manières Dans une forme d'exécution, par exemple, l'on place l'embase 1 avec ses zones découvertes 5 dans une cuvette remplie de solution acide et on l'y déplace dans le sens horizontal ainsi que dans le sens vertical Dans une autre forme on 2522691 t projette la solution acide sur l'embase, donc sur les zones découvertes de celle-ci En fig 6, par exemple, on fait tourner autour de son axe 1 l'embase 1 avec ses zones découvertes 5, cependant que par le moyen d'une tuyère fixe B l'on pulvérise l'acide sur lesdites zones La solution acide se trouve ainsi régulièrement répartie sur l'embase 1 pendant la rotation de celle-ci et par ce processus de gravure chimique on aboutit bien à la formation de creusures 6 en forme de poche. En variante l'embase métallique 1 peut rester fixe alors que la tuyère B se déplace Il est également possible de faire tourner à la fois l'embase et la tuyère Suivant encore une autre disposition l'on prévoit plusieurs tuyères tournantes B, l'embase 1 restant fixe, le tout de manière que toute la surface de cette dernière, y compris les zones découvertes 5 reçoivent la pulvérisation de solution acide. Une fois le processus de gravure terminé, l'on élimine ce qui reste de la pellicule photorésistante 2 par mise en oeuvre des techniques classiques. Les phases ci-dessus du procédé qu'on vient de décrire aboutissent à la formation de dents 11 qui s'élèvent entre les dépressions 6 en forme de poches, comme montré fig 7 On obtient ainsi un élément de polissage métallique 10 comportant une multiplicité de telles dents. Les dents Il de cet élément 10 comportent des sommets plats, mais leurs faces latérales sont recourbées en arc de cercle, comme sus expliqué L'arête coupante 12 apparaît à l'intersection ou ligne de jonction entre la face supérieure et les faces latérales L'angle de coupe o C que ces faces définissent est aigu, c'est-à-dire inférieur à Il se situe préférablement entre 40 et 70 . Les dents ainsi établies sur l'élément de polissage peuvent être disposées suivant de nombreuses conformations ou dessins Fig 7 et 8 illustrent un tel élément entièrement métallique 10 comportant des dents 11 de forme substantiellement circulaire On les réalise en utilisant un photomasque qui comporte des cercles disposés à des intervalles déterminés, et auquel on fait recouvrir une embase d'acier 1 présentant une épaisseur T (T étant égale à 0,5 mm dans l'exemple considéré) Dans cet exemple le diamètre maximal D des dents est de 0,13 mm, -leur-hauteur H de 0,13 mm et l'angle de coupe od de 70 . Fig 9 illustre un élément de polissage 20 fait d'une plaque métallique dont les dents 21 présentent la forme de bandes en relief. L'élément de polissage 30 de fig 10 est également établi à partir d'une plaque d'acier Il comporte des dents 31 réalisées sous la 252 a 69 * forme de bandes en relief s'étendant suivant deux directions perpendicu- laires l'une de l'autre de façon à s'intersecter On retrouve là une disposition qui se rapproche de celle du brevet japonais 51-9958 lequel montre une lime en forme de feuille dont les rangées de dents se coupent Toutefois dans ce brevet il n'y a pas de poches aux points d'intersection. On comprend qu'il est possible de réaliser sur l'embase métallique bien d'autres dessins ou dispositions de dents et que le nombre de ceux-ci ne doit pas être limité à ce qui est décrit dans les présentes. En outre l'embase ne doit pas nécessairement être constituée par une plaque proprement dite On peut utiliser des embases carrées, rondes ou en forme de blocs Dans certaines réalisations les dents sont même établies sur la surface d'un tel bloc métallique qu'on manoeuvre directement à la main ou auquel on associe un support ou poignée. Un élément de polissage en forme de plaque peut, suivant son épaisseur, présenter une rigidité suffisante pour s'utiliser au cours d'une opération de polissage sans qu'il soit besoin d'un support Mais bien entendu il est parfaitement possible de la fixer à un tel support même s'il comporte une rigidité propre suffisante pour pouvoir s'en passer Les formes des supports peuvent varier suivant le type de travail à exécuter ou l'emplacement d'exécution de celui-ci. Lorsqu'on doit l'utiliser en liaison avec un support, on coupe l'élément de polissage à la dimension appropriée et on le passe à la presse de manière qu'il puisse se fixer aisément à celui-ci Cette fixation peut être réalisée par divers moyens Ainsi par exemple fig 11 et 12 montrent un outil de polissage 40 constitué par un élément 10 en forme de plaque fixée à un support ou poignée 41 moyennant utilisation de vis 42 Cet outil 40 convient de façon idéale pour polir une surface plane de grande dimension. Fig 13 et 14 représentent un outil 50 qui s'avère utile dans des espaces étroits Ici l'élément 10 est en forme de triangle et sa pointe est recourbée de façon à pouvoir se fixer à un crochet 52 du manche 51. La fixation de la partie arrière de l'élément s'effectue par le moyen d'une vis 53. Ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, les conformations de l'outil de polissage peuvent être modifiées en fonction du but recherché C'est ainsi par exemple qu'un support cylindrique peut être entouré par un élément de polissage pour permettre de travailler l'intérieur d'un alésage. 252 a 691 Dans diverses formes d'exécution l'on fixe des éléments plats à des supports dont la surface comporte des parties relevées ou creusées. Les éléments peuvent être conformés à la presse pour obtenir ces surélévations ou creusures en vue de faciliter ainsi le travail sur des surfaces courbes. En outre pour réaliser un polissage grossier, on peut fixer un élément à un support comportant des parties relevées ou creusées, ou les deux; ou bien l'élément peut être conformé à la presse comme sus-indiqué en vue d'obtenir la forme désirée. Il est en général avantageux d'utiliser une embase lisse pour la réalisation des diverses formes d'exécution des éléments de polissage métalliques suivant l'invention, mais cela n'a rien d'absolument exclusif Ainsi par exemple, comme montré en fig 15, on peut réaliser un élément de polissage à partir d'une embase ou pièce métallique 1 ' comportant une surface rugueuse En pareil cas la face supérieure de la dent 11 ' reste elle-même rugueuse, ainsi que le montre fig 16 L'élément métallique 10 ' ainsi réalisé facilite un travail de polissage délicat en raison de la rugosité de sa surface. Les formes d'exécution décrites ci-dessus peuvent comporter d'autres phases opératoires Il est possible par exemple d'améliorer la rigidité des dents d'un élément en faisant subir un traitement thermique à la surface sur laquelle celles-ci sont réalisées Cette plus grande rigidité des dents assure à l'élément une durée utile plus longue et une qualité meilleure En outre, dans le cas de la trempe, on peut n'opérer que sur la partie superficielle de l'embase sur laquelle les dents ont été réalisées De ce fait il n'apparaît aucune difficulté lorsqu'on doit replier l'élément pour le conformer à un support ou poignée à la façon représentée en fig 11 à 14 De cette manière l'élément considéré peut affecter diverses configurations et subir des déformations après la trempe Bien entendu, plut 8 t que de ne tremper que la surface de l'élément, il est possible de soumettre à l'opération de trempe la totalité de celui-ci après que le processus de conformation ait été terminé. Telle que décrite ci-dessus, la présente invention vise un procédé de fabrication d'un élément de polissage hautement efficace. Les formes de réalisation de ce procédé comportent divers avantages On utilise une embase métallique et un processus particulier de photogravure pour réaliser l'élément de polissage En choisissant judicieusement l'embase métallique, on peut obtenir un élément essentielle- ment rigide qui ne nécessite aucun support Toutefois, si on le désire, on peut fixer cet élément à un support approprié. La phase de photogravure du procédé suivant l'invention comporte le fait d'impartir un mouvement physique relatif à l'embase métallique et à ses parties découvertes par rapport à un bain acide approprié, de façon à réaliser des dents présentant un anÀlede coupe aigu En outre on aboutit à une surface finie régulière en mettant en oeuvre un travail moins important que suivant les procédés classiques. Le procédé suivant l'invention réduit le temps nécessaire à l'attaque chimique en raison précisément de ce déplacement relatif de l'embase et de ses parties découvertes par rapport au bain d'acide, ce qui abaisse le temps de fabrication. Si pour le procédé suivant l'invention l'on utilise une surface rugueuse, la face supérieure des dents ainsi réalisées sur l'embase elle-même reste elle aussi rugueuse Cette caractéristique constitue une amélioration pour bien des genres de travaux. Lorsqu'on applique un traitement thermique à la surface utile sur laquelle les dents sont réalisées, on obtient un élément de polissage dans lequel les dents en question comportent une plus grande dureté Cela lui assure une plus longue durée utile et une meilleure qualité Cet élément peut être replié ou conformé à la forme désirée, même après le traitement thermique. Suivant un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, l'on améliore les possibilités de l'élément en prévoyant rugueuse la face supérieure des dents et en ne trempant que la partie de l'embase qui correspond à cette face. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple, et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé pour la fabrication d'un élément de polissage, caractérisé en ce qu'il comporte Tes phases opératoires suivantes on dépose sur une face au moins d'une d'embase métallique ( 1) une pellicule ( 2) d'un vernis photorésistant on utilise un photo-masque ( 3) pour recouvrir sélectivement certaines zones de cette pellicule et pour exposer celles non recouvertes on élimine après le développement certaines zones de la pellicule photo-résistante de manière que les zones non enlevées correspondent aux dents de l'élément de polissage, en laissant ainsi à découvert les zones de l'embase métallique qui ont été exposées; à l'aide d'un acide on réalise des creusures ( 6) dans les zones découvertes précitées tout en maintenant en mouvement physique relatif entre la solution acide et l'embase, de façon à réaliser sur cette dernière des dents coupantes ( 11, 21) dont les sommets se trouvent dans le plan de la face précitée de l'embase et dont les c 8 tés, qui définissent au moins en partie les creusures ( 6), font avec ce plan un angle intérieur aigu ( l); on élimine de l'embase les zones restantes de la pellicule. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle intérieur ( oc) entre le sommet des dents et les c 8 tés de celles-ci se situe entre 40 et 700. 3 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on trempe la surface de l'embase métallique ( 1). 4 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de l'embase ( 1) est rugueuse. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fixe l'élément ( 10) à un support ou manche ( 41, 51). 6 Elément de polissage obtenu par mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa surface utile comporte une pluralité de dents ( 11) définissant des arêtes coupantes ( 12) dont l'angle de coupe ( K) est inférieur à 9 Q 0. 7 Elément suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les dents ( 11) sont traitées de façon à présenter une grande dureté. 8 Elément suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'angle de coupe ( O C) est compris entre 40 et 70 . 9 Elément suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les 11. dents ( 11) sont de forme circulaire. Elément suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les dents ( 21) présentent la forme de bandes en saillie. 11 Elément suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les sommets des dents ( 11) sont rugueux.