Brevet FR2605541A1 — publié le 19880429

Procédé d'usinage de joints d'étanchéité à balais et appareil pour sa mise en oeuvre. La présente invention concerne un procédé de fabrication de joints d'étanchéité à balais, en particulier un procédé d'usinage des poils faisant partie d'un tel joint d'étan- chéité, et un appareil pour sa mise en oeuvre. Les joints d'étanchéité à balais tels que décrits dans le brevet britannique n 2.001.400 au nom de la demanderesse comprennent une paire de plaques latérales annulaires présen- tant un certain nombre de poils qui sont pris en sandwich entre les plaques et qui s'étendent globalement radialement à partir des plaques. Les extrémités libres des poils cons- tituent la partie du joint d'étanchéité qui est usinée pour définir son diamètre de travail. Un procédé possible pour usiner les poils consiste à uti- liser une machine d'usinage par étincelage présentant un moyen de coupe sous la forme d'un fil métallique. Le fil est utili- sé pour accomplir une opération de coupe grossière avant qu' une technique de rectification finale de finition soit em- ployée pour obtenir le diamètre fini des joints d'étanchéité. L'usinage par étincelage des poils produit une coupe très irrégulière, et nécessite de laisser une quantité de matériau plus importante que souhaitée à enlever par l'opération de rectification. La combinaison des deux opérations d'usinage est à la fois longue et coûteuse. Un autre procédé possible pour usiner les poils est de faire appel à une technique de rectification électrochimique. Cette technique résout le problème de coupe irrégulière, asso- cié à la technique précitée d'usinage par étincelage, mais elle n'en constitue pas moins elle-même un procédé très lent et coûteux. La présente invention a pour but de réduire et si possible d'éliminer les problèmes associés aux techniques précitées, en fournissant un procédé d'usinage des poils d'un joint d'étanchéité à balai qui soit simple, précis, rapide et re- lativement peu coûteux. A cet effet, le procédé d'usinage qu'elle concerne, destiné à la réalisation d'un joint d'étanchéité à balais comprenant une paire de plaques latérales annulaires présen- tant un certain nombre de poils, qui sont pris en sandwich entre les plaques et qui s'étendent sensiblement radialement à partir des plaques, et comportant un axe de rotation, con- siste à maintenir le joint d'étanchéité à balais dans un pre- mier élément, à enlever les matériaux indésirables des poils dudit joint d'étanchéité à l'aide d'un dispositif d'usinage présentant une partie extérieure, une partie intérieure et un bord, à entraîner en rotation le dispositif d'usinage autour d'un axe qui est coaxial à l'axe de rotation du joint d'étanchéité à balais, à déplacer le dispositif dans une direction le long dudit axe de telle sorte que le bord agit sur les poils afin de couper et d'enlever le matériau indési- rable des poils, la partie extérieure agissant sur lesdits poils coupés pour les usiner à une taille prédéterminée. L'exposé qui suit va maintenant décrire l'invention, à simple titre d'exemple, en référence au dessin annexé, dans lequel: Figure 1 représente un joint d'étanchéité à balais; Figure 2 est une vue en coupe transversale de l'appareil d'usinage des poils; Figures 3, 4 et 5 représentent la tête d'usinage de l'ap- pareil dans trois positions différentes par rapport au joint à balais; et Figures 6 et 7 sont des vues partielles en plan prises respectivement dans la direction de la flèche A de la figure 4 et de la flèche B de la figure 5. Selon les figures 1 et 2, l'appareil désigné par la réfé- rence générale 10 comprend une embase 12, un moyen de serrage 14 et une tête de coupe 16. L'embase 12 est munie d'une zone 18 qui est configurée de manière à recevoir le joint à balais 19. De préférence, la zone 18 est conçue de manière à suppor- ter les poils 42 au niveau de leurs extrémités libres 42 (a), afin de réduire l'éventualité d'un fléchissement au cours de l'usinage. on notera que le support doit se terminer jus- te avant le diamètre auquel l'opération d'usinage doit avoir lieu. Le moyen de serrage comprend des blocs de serrage 20, qui présentent chacun une première partie 20 (a) configurée pour entrer en contact avec le joint à balai 19 et une deu- xième partie 20 (b) qui est configurée pour entrer en contact avec un doigt de serrage 22. Le doigt 22 est poussé vers le bas par l'action d'un moyen de fixation, représenté sous la forme d'un boulon en 24, de sorte que le bloc de serrage 20 agit sur le joint à balais 19 pour le fixer sur l'embase 12 pendant l'usinage. La tête de coupe 16 comprend une roue en coupelle 26 qui est montée sur un arbre d'entraînement 28 et retenue sur ce dernier par un disque de contrainte 30 et un écrou de serrage 32. Le mandrin à coupelle 26 est muni d'une partie extérieure 34, d'une partie intérieure 36 et d'un bord 38, qui sont chacun d'entre eux revêtus d'un mélange de coupe abrasif40. Plus particulièrement, la figure 2 montre que que le mandrin 26 est positionné centralement au-dessus du joint à balais annulaire 19, de sorte que son axe de rotation R est coaxial avec l'axe de rotation S du joint à balais, et que sa partie extérieure 34 recouvre l'extrémité des poils 42 qui doivent être usinés. En fonctionnement, le mandrin 26 est mis en rotation dans le même sens de rotation que la pièce (non représentée) contre laquelle il est souhaité que les poils 42 agissent. Une coupe initiale est réalisée en faisant descendre le mandrin 26 dans les poils 42 du joint à balais, de telle sorte que le bord 38 agit pour couper les premières couches desdits poils 42 et établit ainsi sur les poils un bord 44 convenable pour être rectifié à la taille requise. Une fois que la coupe plon- geante initiale a été effectuée, les poils 42 restants peu- vent être sectionnés en utilisant une vitesse d'avance supé- rieure à celle utilisée initialement pour établir le bord 44. Lorsque tous les poils ont été sectionnés, le mandrin 26 peut être momentanément arrêté, de sorte que la partie extérieure 34 agit sur les extrémités sectionnées des poils 42 et les rectifie à la taille requise. On a constaté qu'au cours du processus d'usinage, les poils 42 peuvent fléchir dans une ou plusieurs de trois di- rections différentes. Les poils 42 peuvent être fléchis verticalement vers le haut ou vers le bas sur la partie ex- térieure 34 du mandrin 26 (comme représenté respectivement par les flèches X et Y à la figure 5), ou fléchis dans le sens de rotation W du mandrin 26, comme représenté par la flèche Z à la figure 6. On remarquera que les poils qui ont été fléchis de la manière décrite ci-dessus ne seront pas usinés à la taille définitive. Ce problème peut être résolu en effectuant plusieurs passes d'usinage jusqu'à ce que cha- que poil se soit trouvé à son angle de travail correct, sans déplacement vertical. Une autre solution possible consiste- rait à fixer les extrémités libres 42 (a) des poils 42, par exemple par soudage, serrage ou encore à l'aide d'un adhésif désigné globalement 50 à la figure 3. On a constaté qu'un poil réalisé par exemple en'Haynes peut être usiné par un mandrin 26 muni d'un revêtement 40 en nitrure de bore cubique (abréviation anglaise CBN) pré- sentant une taille de grain allant de la catégorie CBN 64 (taille de grain 230 à 270) à la catégorie CBN 126 (taille de grain 12 à 150), lorsque la vitesse de coupe est choisie dans la plage de 17m/s à 60m/s. Une vitesse d'avance initiale de 2,5mm/minute (0,01"/minute) peut être suivie d'une vitesse d'avance de 7,5mm/minute (0,03"/minute) lorsque tous les poils 42 ont été sectionnés par le mandrin 26. La vitesse de coupe est la vitesse à laquelle la partie extérieure 34 du mandrin 26 franchit les bords sectionnés des poils 42, tan- dis que la vitesse d'avance est la vitesse à laquelle le mandrin 26 est déplacé à travers les poils dans le sens de la flèche F représentée aux figures 3 à 5. On a également constaté qu'un mandrin à coupelle 26 réalisé en acier et revêtu de CBN évacue suffisamment bien des poils 42 la chaleur produite au cours de l'usi- nage pour qu'il ne soit pas nécessaire d'employer des moyens réfrigérants, dans la mesure o la vitesse de coupe reste inférieure à 30 m/s. On notera également que le joint d'étanchéité à balais 19 peut, si nécessaire, être mis en rotation dans un sens de rotation opposé au sens de rota- tion du mandrin 26. REVENDICATIONS 1. Procédé d'usinage d'un joint d'étanchéité à balais comprenant une paire de plaques latérales annulaires pré- sentant un certain nombre de poils, qui sont pris en sandwich entre les plaques et qui s'étendent sensiblement radialement à partir.des plaques et qui est muni d'un axe de rotation, caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir le joint d'étan- chéité à balais dans un premier élément, à enlever les maté- riaux indésirables des poils dudit joint d'étanchéité à l'aide d'un dispositif d'usinage (26) présentant une partie exté- rieure (34), une partie intérieure (36) et un bord (38), à entraîner en rotation le dispositif d'usinaget26) autour d'un axe (R) qui est coaxial à l'axe de rotation (S) du joint d'étanchéité à balais (19), à déplacer le dispositif (26) dans une direction le long dudit axe (R) de telle sorte que le bord (38) agit sur les poils (42) afin de couper et d'enle- ver le matériau indésirable des poils, la partie extérieure (34) agissant sur lesdits poils coupés (42) pour les usiner à une taille prédéterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'usinage (26) est mis en rotation dans une di- rection qui est la même que la direction opérationnelle de rotation de la pièce contre laquelle il est souhaité que les poils (42) agissent. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément (14) est mis en rotation dans une direction qui est opposée à la direction opérationnelle de la pièce con- tre laquelle il est souhaité que les poils (42) agissent. 4. Appareil pour usiner un joint d'étanchéité à balais, du type possédant un axe de rotation et comprenant une paire de plaques latérales annulaires présentant un certain nombre de poils qui sont pris en sandwich entre les plaques et qui s'é- tendent globalement radialement à partir des plaques, carac- térisé en ce qu'il comprend un moyen (14) pour maintenir le joint d'étanchéité à balais et un dispositif d'usinage cir- culaire (26) présentant une partie extérieure (34), une partie intérieure (36) et un bord (38), ledit dispositif d'usinage (26) pouvant être mis en rotation autour d'un axe (R) qui est coaxial à l'axe de rotation (S) du joint d'étan- chéité et pouvant être déplacé dans une direction le long du- dit axe (R). 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie extérieure (34) comprend une face latérale tournée radialement vers l'extérieur, qui s'étend axialement et circonférentiellement par rapport à l'axe de rotation (R) du dispositif d'usinage. 6. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie intérieure (36) comprend une face latérale tour- née radialement vers l'intérieur qui est positionnée radiale- ment à l'intérieur de ladite partie extérieure (34) et qui s'étend axialement et circonférentiellement par rapport à l'axe de rotation (R) du dispositif d'usinage. 7. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie extérieure (34) et la partie intérieure (36) sont toutes deux pourvues d'une extrémité, et en ce que les extrémités sont réunies l'une à l'autre par la partie de bord dudit dispositif d'usinage. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie extérieure (34) s'étend axialement dans un plan qui est parallèle à l'axe de rotation (R) du dispositif d'usi- nage. 9. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie intérieure (36) se rétrécit en pointe radialement vers l'intérieur tandis qu'elle s'étend axialement en éloigne- ment de son extrémité. 10. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'usinage (26) est revêtu d'un mélange a- brasif (40) sur sa partie extérieure (34) et sur son bord (38).