Brevet FR2928291A3 — publié le 20090911

FR 2928291 A3 20090911 FR 0801228 A 20080306 DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne une toile abrasive. Une telle toile abrasive peut être avantageusement utilisée pour toiler certaines pièces mécaniques dans différentes industries, notamment les industries 5 automobiles et aéronautiques. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les pièces mécaniques métalliques, par exemple en acier ou en fonte, dont l'état de surface est précisément contrôlé subissent de manière habituelle après leur usinage une étape de toilage pour diminuer la rugosité de leur surface. 10 Cette étape de finition permet d'obtenir un état de surface très fin en préservant la géométrie de la pièce mécanique. Dans l'industrie automobile par exemple, de nombreuses pièces mécaniques des moteurs des véhicules automobiles, comme les vilebrequins, les pignons, les arbres à cames ou d'autres pièces notamment de forme cylindrique, 15 sont toilées. Lors du toilage, la surface de la pièce mécanique à toiler est frottée par une toile abrasive. Les toiles abrasives connues se présentent sous la forme d'un ruban souple dont une face abrasive est entièrement recouverte de grains abrasifs. 23 Au début du toilage, un liquide lubrifiant, aussi appelé liquide de coupe est introduit entre la toile et la pièce mécanique à toiler par arrosage de la toile abrasive. Ce liquide de coupe est destiné à lubrifier le contact entre la pièce à toiler et la toile abrasive en diminuant leur frottement l'une sur l'autre pour limiter l'échauffement de la toile abrasive et de la pièce mécanique pendant le toilage. 25 Cependant, cet apport de liquide de coupe est insuffisant pour limiter l'échauffement de la toile abrasive et de la pièce mécanique toilée pendant toute la durée du toilage. Des traces de brûlures peu esthétiques peuvent alors apparaître à la surface des pièces toilées. De plus, la durée de vie de la toile abrasive est réduite par son 30 échauffement lors du toilage, car son encrassement augmente lorsqu'elle s'échauffe. OBJET DE L'INVENTION Le but de la présente invention est de réduire l'échauffement mutuel de la toile abrasive et de la pièce toilée lors de l'étape de toilage pour éliminer les 3:3 traces de brûlures à la surface des pièces mécaniques toilées et allonger la durée de vie des toiles abrasives. A cet effet, on propose selon l'invention une toile abrasive comportant une face abrasive dont au moins une partie est abrasive et une partie est non abrasive, ladite partie non abrasive comportant une portion lubrifiante réalisée dans un matériau adapté à être imbibé d'un liquide lubrifiant. Ainsi, les portions lubrifiantes imbibées de liquide lubrifiant assurent une lubrification continue du contact entre la toile abrasive et la pièce à toiler pendant le toilage. L'échauffement de la toile abrasive et de la pièce à toiler est ainsi limité. La durée de vie de la toile abrasive est ainsi allongée. La présence de parties non abrasives sur la face abrasive de la toile abrasive diminue également avantageusement l'effort de coupe exercé par la toile abrasive sur la pièce à toiler, ce qui facilite le toilage. Selon une première caractéristique avantageuse de la toile abrasive selon l'invention, ladite portion lubrifiante est réalisée en matière spongieuse. Cette matière spongieuse présente une structure poreuse ou alvéolaire adaptée à retenir un liquide et à restituer celui-ci par application d'une pression sur ledit matériau spongieux. Ce matériau est donc particulièrement avantageux lorsqu'il est utilisé pour stocker le liquide lubrifiant dans les parties non abrasives de la toile abrasive selon l'invention et le restituer lors du toilage. Selon une autre caractéristique avantageuse de la toile abrasive selon l'invention, ladite portion lubrifiante est réalisée en matière alvéolaire. Cette matière alvéolaire comporte des alvéoles adaptées à se remplir de liquide lubrifiant. Selon une autre caractéristique avantageuse de la toile abrasive selon l'invention, il est prévu un support sur lequel ladite portion lubrifiante est fixée par un matériau agglomérant. Selon une autre caractéristique avantageuse de la toile abrasive selon l'invention, il est prévu plusieurs parties abrasives et plusieurs parties non abrasives se succédant en alternance. La succession des parties abrasives et non abrasives le long de la toile abrasive assure une bonne lubrification de l'ensemble de la toile abrasive et un toilage uniforme et efficace de la pièce à toiler. Selon une autre caractéristique avantageuse de la toile abrasive selon l'invention, les parties abrasives et les parties non abrasives forment des bandes alternées. Cette répartition des parties abrasives et non abrasives assurent un toilage uniforme et efficace de la pièce à toiler. Selon une autre caractéristique avantageuse de la toile abrasive selon l'invention, lesdites bandes alternées s'étendent longitudinalement le long du support de la toile abrasive. Alternativement, lesdites bandes alternées s'étendent transversalement sur le support de la toile abrasive. Alternativement encore, lesdites bandes alternées sont inclinées par rapport à un bord du support de la toile abrasive. L'orientation des bandes alternées formant les parties abrasives et non abrasives peut être ajustée, en fonction de la géométrie de la pièce mécanique à toiler par exemple. DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - les figures 1 et 2 sont des vues de face et en perspective d'un dispositif de toilage d'une pièce mécanique comportant une toile abrasive selon l'invention, - la figure 3 est une vue schématique en perspective de la toile abrasive de la figure 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue agrandie latérale d'un détail W de la figure 3, - les figures 5 et 6 sont des vues schématiques de face d'une toile abrasive selon deux autres modes de réalisation de l'invention. En préliminaire, on notera, que les éléments identiques ou similaires dans différents modes de réalisation de l'invention, représentés sur les différentes figures, seront dans la mesure du possible référencés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à chaque fois. On a représenté sur la figure 1 un dispositif de toilage 100 pour une pièce mécanique 1 de forme cylindrique comportant deux toiles abrasives 10 réalisée selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le dispositif de toilage 100 comporte ici deux mâchoires 2, 3 qui sont montées dans un appareil de toilage non représenté. Les mâchoires 2, 3 du dispositif de toilage 100 sont disposées en vis-à-vis l'une de l'autre. Elles comportent chacune un logement 5, 6 semi-circulaire adapté à accueillir une partie de ladite pièce mécanique 1. Les deux mâchoires 2, 3 sont mobiles l'une par rapport à l'autre pour autoriser l'insertion de la pièce mécanique 1 dans les logement 5, 6. Une toile abrasive 10 est intercalée entre la face interne de chaque logement 5, 6 orientée vers la pièce mécanique 1 et la surface externe 7 de ladite pièce mécanique 1. Cette toile abrasive 10 est appliquée sur des éléments de support 4 formant la face interne des logements 5, 6. Cette toile abrasive 10 est ici fixe. Alternativement, la toile abrasive peut défiler le long de la surface externe de ladite pièce mécanique, ou bien être déplacée en translation transversalement à cette surface externe. La toile abrasive 10 se présente classiquement sous la forme d'un ruban souple dont une face 16 appelée face abrasive 16 est destinée à être disposée contre la surface externe 7 de la pièce mécanique 1 dans le dispositif de toilage 100. L'autre face 17, appelée face de support 17 n'est pas abrasive et est orientée vers les éléments de support 4 des logements 5, 6 des mâchoires 2, 3. De façon remarquable, la face abrasive 16 de la toile abrasive 10 comporte, comme représenté sur la figure 3, des partie abrasives 11 et des parties non abrasives 12 réalisées en matériau adapté à être imbibé d'un liquide lubrifiant. Classiquement, la toile abrasive 10 est un ruban multicouche qui comporte un support 13 réalisé dans un matériau souple et résistant à la déchirure et à la chaleur, par exemple un matériau polymère, un tissu ou un matériau fibreux. Ce support 13 est par exemple de forme rectangulaire et délimité par deux bords longitudinaux 18 et deux bords latéraux 19. II présente par exemple une largeur Dl comprise entre 5 et 300 mm, et une longueur D2 égale 600 mm. L'une des faces 17 du support 13 constitue la face de support 17 de la toile abrasive 10. L'autre face 132 du support 13 est recouverte d'une couche de matériau agglomérant 14 réalisée par exemple en résine synthétique ou en colles naturelles ou organiques. Ce matériau agglomérant 14 est de préférence résistant à la chaleur et à l'humidité. De manière connue, la couche de matériau agglomérant 14 est adaptée 30 à fixer des grains abrasifs 15 (voir la figure 4) pour former les parties abrasives 11 de la face abrasive 16 de la toile abrasive 10. Les grains abrasifs 15 sont réalisés dans un matériau très dur, par exemple en corindon ou en carbure de silicium. Ces grains abrasifs 15 sont par exemple électro-déposés sur le support 13. 35 La taille des grains abrasifs 15 varie en fonction de l'état de la surface de la pièce mécanique 1 et du degré de finition souhaité. Elle est par exemple de quelques dizaines de micromètres, par exemple 20 micromètres. Avec des grains abrasifs 15 de 20 micromètres, la rugosité de la surface de la pièce mécanique 1 après toilage est par exemple de 0,4 micromètre. Le nombre de grains abrasifs par centimètre carré peut également être 5 varié. Afin de renforcer la fixation des grains abrasifs 15 sur le support 13, une seconde couche de liant 18 comble partiellement les interstices entre ces grains abrasifs 15. Les parties non abrasives 11 de la face abrasive 16 de la toile abrasive 10 10 comportent une portion lubrifiante réalisée dans un matériau adapté à être imbibé d'un liquide lubrifiant. Ce matériau adapté à être imbibé d'un liquide lubrifiant est un matériau appelé ici matériau spongieux 21 présentant une structure poreuse ou alvéolaire adaptée à retenir un liquide et à restituer celui-ci, par exemple lorsque ledit 15 matériau est mis au contact de la pièce à toiler. Alternativement ce matériau adapté à être imbibé d'un liquide lubrifiant est un matériau alvéolaire. Le matériau spongieux 21 est par exemple un tissu ou un matériau polymère. 20 Le matériau spongieux 21 recouvre de préférence toutes les parties non abrasives 12 de la toile abrasive 10. Alternativement, le matériau spongieux ne recouvre qu'une portion des parties non abrasives de la toile abrasive. La couche de matériau agglomérant 14 est adaptée à fixer ledit matériau 25 spongieux 21 dont une face externe forme chaque partie non abrasive 12 de la face abrasive 16 de la toile abrasive 10. Il est prévu de préférence plusieurs parties abrasives 11 et plusieurs parties non abrasives 12 se succédant en alternance sur la face abrasive 16 de la toile abrasive 10. 30 Ces parties abrasives 11 et ces parties non abrasives 12 forment par exemple des bandes alternées A, B parallèles. Selon le premier mode de réalisation de la toile abrasive 10 selon l'invention, ces bandes alternées A, B sont inclinées par rapport aux bords longitudinaux 18 du support 13 de la toile abrasive 10. Elles sont par exemple 35 inclinées d'un angle de 45° par rapport à ces bords longitudinaux 18. Les bandes alternées A, B sont ici de largeurs L1, L2 identiques. Alternativement, les bandes alternées peuvent présenter une largeur quelconque. La largeur L1, L2 des bandes alternées A, B peut être choisie de façon proportionnelle à la longueur D2 ou à la largeur D1 du support 13, en fonction du 5 matériau de la pièce mécanique 1 à toiler et de l'état de surface souhaitée pour celle-ci. Cette largeur L1, L2 des bandes alternées A, B peut être choisie en fonction du diamètre de la pièce mécanique 1. Par exemple, pour toiler une pièce mécanique 1 de diamètre égal à 20 cm, on peut choisir des largeurs L1, L2 égales 10 à 5 cm. Alternativement, les bandes alternées A, B sont inclinées d'un angle quelconque par rapport au bord du support 13. En particulier, selon un second et un troisième mode de réalisation de la toile abrasive 20, 30 représentés sur les figures 5 et 6, ces bandes alternées A, B 15 peuvent s'étendre longitudinalement ou transversalement le long du support 13 de la toile abrasive 10. L'orientation des bandes alternées A, B peut donc être adaptée à la géométrie de la pièce à toiler, aux conditions d'usinage de celle-ci et à ses conditions de toilage. 20 Pour toiler la surface d'une pièce mécanique 1 cylindrique de dimensions faibles selon la direction de son axe de symétrie Z, on utilisera par exemple la toile abrasive 20 réalisée selon le second mode de réalisation de l'invention, représentée sur la figure 5, dont les bords longitudinaux 18 seront placés perpendiculairement à l'axe de symétrie Z de la pièce mécanique 1 cylindrique, 25 comme représenté sur la figure 2. Pour toiler la surface d'une pièce mécanique cylindrique de grandes dimensions selon la direction de son axe de symétrie, on utilisera par exemple la toile abrasive 30 réalisée selon le troisième mode de réalisation de l'invention, représentée sur la figure 6, dont les bords longitudinaux 18 seront placés 31) parallèlement à l'axe de symétrie Z de la pièce mécanique 1 cylindrique. Un mouvement d'oscillation selon un axe perpendiculaire à l'axe de symétrie Z de la pièce mécanique 1 est alors de préférence appliqué à ladite toile abrasive 30. Le choix de la toile abrasive 20, 30 utilisée est ici réalisé en fonction de la largeur de la pièce mécanique 1 à toiler. 35 Alternativement, les parties abrasives 11 et les parties non abrasives 12 peuvent présenter une géométrie et une répartition quelconque sur la face abrasive 16 de la toile abrasive 10. En pratique, quel que soit le mode de réalisation de la toile abrasive 10, 20, 30 selon l'invention, lorsque le dispositif de toilage 100 est en fonctionnement, ses deux mâchoires 2, 3 enserrent transversalement ladite pièce mécanique 1, comme représenté sur la figure 1. La toile abrasive 10, 20, 30 est serrée entre la pièce mécanique 1 et les éléments de support 4 formant la face interne des logements 5, 6 de manière que sa face abrasive 16 soit orientée contre la surface externe 7 de la pièce mécanique 1. Comme représentée sur la figure 2 par des flèches, la pièce mécanique [0 1 est mise en rotation autour de son axe de symétrie dans les logements 5, 6 pour réaliser le toilage. La pièce mécanique peut également être déplacée en translation le long de son axe de symétrie. La toile abrasive 10, 20, 30 est arrosée avant et/ou pendant le toilage d'un liquide de coupe lubrifiant, constitué par exemple d'huile entière ou d'huile ] 5 synthétique. Un mouvement relatif de la pièce mécanique 1 par rapport à la toile abrasive 10, 20, 30 est imposé par le dispositif de toilage 100. Ce mouvement relatif en pression entraîne le frottement des grains abrasifs 15 de la toile abrasive 10, 20, 30 contre la surface externe 7 de la pièce mécanique 1. Ce frottement 2.0 engendre l'arrachement de matière de ladite surface externe 7 de la pièce mécanique 1, ce qui diminue la taille des aspérités présentes sur cette surface externe, et donc la rugosité de ladite surface externe 7. La pression relative de la pièce mécanique 1 sur les parties non abrasives 12 lubrifiantes de la toile abrasive 10, 20, 30 favorise la sortie du liquide de coupe contenu dans le matériau 25 spongieux 21 formant ces parties non abrasives 12. Ce liquide de coupe est donc relâché pendant la durée du toilage. La lubrification du frottement entre la toile abrasive 10, 20, 30 et la pièce mécanique 1 est ainsi optimisée et l'échauffement de la toile abrasive 10, 20, 30 et de la pièce mécanique 1 est limité. 30 La présence de parties non abrasives 12 sur la face abrasive 16 de la toile abrasive 10, 20, 30 diminue la surface totale abrasive de la toile abrasive 10, 20, 30, et l'effort de coupe exercé par la toile abrasive 10, 20, 30 sur la pièce mécanique 1 est diminué, ce qui favorise la circulation du liquide de coupe entre la toile abrasive et la pièce mécanique. L'échauffement de la toile abrasive 10, 20, 30 35 et de la pièce mécanique 1 est ainsi limité. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. En particulier, les toiles abrasives selon l'invention peuvent être utilisées pour le toilage de pièces mécaniques de différentes géométries, par exemple prismatique. Les surfaces à toiler des pièces mécaniques peuvent être courbes ou planes. La toile abrasive selon l'invention peut être utilisée dans tout dispositif de toilage connu de l'homme du métier. Dans l'exemple de la description, la couche de matériau agglomérant est uniforme. On peut cependant également prévoir une couche de matériau agglomérant réalisée avec des matériaux agglomérants différents pour les parties abrasives et non abrasives de la toile abrasive. Ces matériaux agglomérants différents seraient spécifiquement adaptés à la fixation des grains abrasifs ou des matériaux spongieux formant les parties non abrasives. REVENDICATIONS 1. Toile abrasive (10, 20, 30) comportant une face abrasive (16) dont au moins une partie (11) est abrasive et une partie (12) est non abrasive, ladite partie non abrasive (12) comportant une portion lubrifiante réalisée dans un matériau (21) adapté à être imbibé d'un liquide lubrifiant. 2. Toile abrasive (10, 20, 30) selon la revendication 1, dans laquelle ladite portion lubrifiante est réalisée en matériau spongieux (21). 3. Toile abrasive (10, 20, 30) selon l'une des revendications précédentes, 0 dans laquelle ladite portion lubrifiante est réalisée en matériau alvéolaire. 4. Toile abrasive (10, 20, 30) selon la revendication 2, dans laquelle il est prévu un support (13) sur lequel ladite portion lubrifiante est fixée par un matériau agglomérant (14). 5. Toile abrasive (10, 20, 30) selon l'une des revendications précédentes, 15 dans laquelle il est prévu plusieurs parties abrasives (11) et plusieurs parties non abrasives (12) se succédant en alternance. 6. Toile abrasive (10, 20, 30) selon la revendication précédente, dans laquelle les parties abrasives (11) et les parties non abrasives (12) forment des bandes (A, B). 20 7. Toile abrasive (30) selon la revendication précédente, dans laquelle lesdites bandes (A, B) s'étendent longitudinalement le long du support (13) de la toile abrasive (30). 8. Toile abrasive (20) selon la revendication 6, dans laquelle lesdites bandes (A, B) s'étendent transversalement sur le support (13) de la toile abrasive 25 (20). 9. Toile abrasive (10) selon la revendication 6, dans laquelle lesdites bandes (A, B) sont inclinées par rapport à un bord (18) du support (13) de la toile abrasive (10). 10. Toile abrasive (10, 20, 30) selon la revendication 6, dans laquelle 30 lesdites bandes (A, B) présentent des largeurs (L1, L2) identiques.