Brevet FR2968587A1 — publié le 20120615

La présente invention concerne une brosse comportant une tête formant sensiblement un solide de révolution par rapport à un axe longitudinal. Dans la description qui suit les termes "interne" et "externe" indiquent une partie située radialement à, ou orientée radialement vers, l'intérieur ou l'extérieur respectivement par rapport à l'axe longitudinal de la brosse. La figure 6 montre une brosse 101 selon l'art antérieur. Une telle brosse est utilisée pour arrondir par usinage les arêtes saillantes de 10 pièces, et est dénommée "brosse de cassage d'angle". La brosse 101 comporte une tête 110, montée sur une tige 170 qui s'étend selon un axe longitudinal A. Cette tête 110 forme un solide de révolution par rapport à l'axe longitudinal A. Une telle géométrie de révolution est nécessaire puisque, en fonctionnement, la tête 110 est 15 animée d'un mouvement de rotation autour de la tige 170 par rapport à l'axe longitudinal A. Ce mouvement de rotation est indiqué par la flèche sur la figure 6. La tête 110 est cylindrique, c'est-à-dire que sa face latérale externe 120 est un cylindre circulaire dont les génératrices sont parallèles à l'axe 20 longitudinal A. La section de la face 120 dans un plan radial P contenant l'axe longitudinal A est donc un segment 130 parallèle à cet axe. Pour raison de symétrie par rapport à l'axe longitudinal A, il n'est nécessaire de ne considérer qu'un demi-plan radial. Ainsi, dans la description qui suit, on entend par plan radial un demi-plan radial 25 s'étendant depuis cet axe (dans la totalité du plan radial, la section de la face 120 est en fait une paire de segments situés de part et d'autre de cet axe). L'usinage d'une arête saillante 94 d'une pièce 90 en un bord arrondi 99 (illustré en trait pointillé) est effectué manuellement avec une telle 30 brosse 101, comme illustré sur la figure 6. La brosse 101 est mise en rotation autour de l'axe longitudinal A et approchée de l'arête 94 de façon à y enlever de la matière. L'objectif est d'arrondir l'arête 94 en un bord 99 uniformément arrondi, sans variations brusques de la courbure. Pour cela, l'opérateur 35 doit effectuer avec la brosse 101 des mouvements de va-et-vient dans plusieurs directions de façon à ce que la face 120 frotte contre l'arête 94 sous diverses orientations. Ces mouvements génèrent à la surface de la pièce 90 des rainures dont l'orientation est mal maîtrisée, c'est-à-dire que les rainures sont orientées dans toutes les directions. De plus ces mouvements génèrent par endroit des rainures plus profondes; car il est difficile à l'opérateur de maîtriser la position de la tête 110 en rotation, de telle sorte que parfois ce sont les bords 129 de la face latérale 120 qui entament par inadvertance la surface de la pièce 90 (et créent ces rainures plus profondes). Ces rainures sont visibles sur la figure 7, qui est une photographie au microscope électronique d'une arête 94 après son arrondissement avec une brosse 101 selon l'art antérieur. De telles rainures sont indésirables car elles fragilisent la pièce, et la rugosité de la surface au niveau du bord 99. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. L'invention vise à proposer une brosse qui permette à l'opérateur d'arrondir la ou les arêtes d'une pièce en minimisant la profondeur des rainures effectuées sur la pièce, et de mieux maitriser l'orientation des rainures pendant cette opération d'usinage. Ce but est atteint grâce au fait que la tête de la brosse comporte une face latérale externe qui présente une partie principale concave formée d'un matériau abrasif apte à usiner un acier, Grâce à ces dispositions, l'opérateur peut arrondir une arête en effectuant des passes d'usinage avec des orientations de la brosse par rapport à une arête de la pièce dans une direction sensiblement parallèle à cette arête. Le travail de l'opérateur est donc simplifié et plus rapide. Les rainures générées à la surface de la pièce par ces passes d'usinage de la brosse sont orientées sensiblement dans la direction de l'arête. Ces rainures sont en outre d'une profondeur uniforme, la forme concave de la face latérale contribuant à éviter que les bords de la face latérale entament la surface de la pièce et créent des rainures plus profondes. Avantageusement la face latérale externe présente en outre une première partie non concave formée d'un matériau abrasif et une deuxième partie non concave formée d'un matériau abrasif situées de part et d'autre de la partie principale. Ainsi, la présence d'une partie non concave de chaque côté de la partie concave contribue à éviter que les bords de la face latérale entament la surface de la pièce et créent des rainures plus profondes. Par exemple, la première partie est convexe et la deuxième partie est convexe, de telle sorte que la jonction entre la première partie et la partie principale concave est arrondie, et la jonction entre la deuxième partie et la partie principale concave est arrondie. Ainsi, il n'existe pas de risque pour l'opérateur de créer des rainures plus profondes à la surface de la pièce même s'il déborde de la partie concave lorsqu'il usine une arête. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'une brosse selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une brosse selon un autre mode de réalisation l'invention, la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une brosse selon encore un autre mode de réalisation l'invention, la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une brosse selon encore un autre mode de réalisation l'invention, la figure 5 est une photographie au microscope électronique d'une arête après son arrondissement lorsque cette arête est usinée par une brosse selon l'invention, la figure 6 est une vue en perspective d'une brosse selon l'art antérieur, la figure 7 est une photographie au microscope électronique d'une arête après son arrondissement lorsque cette arête est usinée par une brosse selon la figure 6. La figure 1 montre une brosse 1 selon l'invention. La brosse 1 comporte une tête 10, qui forme un solide de révolution par rapport à un axe longitudinal A, c'est-à-dire qu'une section de la tête 10 dans un plan radial P contenant l'axe longitudinal A est identique quel que soit le plan radial considéré. La brosse 1 comporte en outre une tige 70 qui s'étend selon un axe longitudinal A, et sur laquelle est montée la tête 10. Alternativement, la brosse 1 peut ne pas comporter de tige 70. Dans ce cas, la partie radialement interne de la tête 10 (c'est-à-dire à proximité de l'axe longitudinal A) est creux au moins en partie, de telle sorte que la tête 10 peut être emmanchée dans la direction de l'axe longitudinal A sur le rotor d'un moteur apte à animer cette brosse d'un mouvement rotatif. La tête 10 est délimitée dans la direction longitudinale par une face supérieure 11 et une face inférieure 12, qui sont chacune perpendiculaires à l'axe longitudinal A qui passe par le milieu de chacune de ces faces. La tête 10 est délimitée dans la direction radiale par une face latérale externe 20 qui s'étend entre la face supérieure 11 et la face inférieure 12. La section de la face latérale externe 20 dans un plan radial P contenant l'axe longitudinal A est une courbe 30. Pour raison de symétrie par rapport à l'axe longitudinal A, la section de la face 20 dans la totalité du plan radial est en réalité une paire de courbes identiques 30 symétriques par rapport à cet axe. La face latérale externe 20 présente une partie principale 25 qui est concave, c'est-à-dire que, le long de cette partie principale 25, la face latérale externe 20 est en creux. En d'autres termes, la courbe 30 est, le long de cette partie principale 25, une courbe concave 35 par rapport à l'axe longitudinal A. Par définition, une courbe C s'étendant dans un plan radial P contenant un axe A est concave par rapport à cet axe A si la quantité {d2f/dx2} est strictement positive, où y=f(x) est l'équation de la courbe C dans un repère (x,y) du plan radial P où l'axe des x est l'axe A et l'axe positif des y s'étend radialement depuis l'axe A, y étant nul sur l'axe A et augmentant en s'éloignant de l'axe A. Inversement, une courbe C s'étendant dans un plan radial P 30 contenant un axe A est convexe par rapport à cet axe A si la quantité {d2f/dx2} est strictement négative. La partie principale 25 s'étend depuis la face supérieure 11 jusqu'à la face inférieure 12 où elle forme des bords saillants 29, comme illustré sur la figure 1. 35 Lorsque l'opérateur approche la tête 10 de la brosse 1 de l'arête 94 de la pièce 90 (après avoir mis la tête 10 en rotation autour de l'axe longitudinal A comme indiqué par la flèche) afin d'usiner cette arête 94, il met la partie principale 25 en contact avec cette arête 94 et translate la tête 10 le long de l'arête 94. L'arête 94 s'étend dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal A. Une fois parvenue à l'extrémité de l'arête 94, il éloigne la tête 10 de l'arête 94. L'opérateur a alors effectué une passe. Si nécessaire, il recommence l'opération ci-dessus pour effectuer une passe supplémentaire. La forme concave de la partie principale 25 usine naturellement l'arête 94 en un bord arrondi dont la forme tend à épouser cette forme concave. Ainsi, l'opérateur peut arrondir l'arête 94 en un nombre réduit de passes, voire en une seule passe. De plus, l'opérateur peut ainsi utiliser la brosse 1 en la maintenant sensiblement dans une seule direction, à savoir la direction de l'arête 94. Les rainures résultant de l'usinage sont toutes sensiblement parallèles à l'arête 94, ce qui fragilise moins la pièce que si les rainures étaient dans plusieurs directions. Ces rainures sont visibles sur la figure 5, qui est une photographie au microscope électronique d'une arête 94 après son arrondissement avec une brosse 1 selon l'invention. Ainsi, il n'est pas nécessaire à l'opérateur d'effectuer des basculements de l'axe longitudinal A entre deux passes ou lors d'une même passe pour conférer une forme arrondie au bord 99. En outre, la forme concave de la partie principale 25 maintient l'arête 94 dans le creux de cette partie principale 25, et ainsi tend à éviter que l'opérateur ne fasse frotter les bords saillants 29 de la face latérale 20 sur la surface de la pièce 90 (ce qui aurait l'effet indésirable de produire des rainures profondes à la surface de la pièce 90). Dans le cas ci-dessus, hormis la forme concave de la partie principale 25 de la face radialement externe 20, la tête 10 a une forme sensiblement cylindrique. Alternativement, si la face supérieure 11 a une superficie plus faible que la face inférieure 12, alors la tête 10 a une forme sensiblement conique qui permet le cas échéant d'arrondir des arêtes difficiles d'accès et qui ne pourraient être atteintes et usinées par une tête 10 de forme sensiblement cylindrique. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la face latérale externe 20 présente en outre une première partie non concave 21 et une deuxième partie non concave 22 situéès de part et d'autre de la partie principale concave 25. Ainsi, sur la première partie 21 et sur la deuxième partie 22, la section de la face latérale externe 25 dans un plan radial est une courbe qui est non concave, c'est-à-dire convexe ou rectiligne. Par conséquent, dans le cas où l'opérateur, lors de son mouvement d'usinage, fait sortir l'arête 94 (qui a éventuellement déjà été partiellement arrondie) de la partie principale 25, cette arête 94 frottera sur une de ces parties non concaves 21, 22. La différence de courbure entre la partie principale concave 25 et les parties non concaves 21, 22 sera ressentie par l'opérateur via la brosse 1. L'opérateur sera ainsi alerté et pourra soit écarter la tête 10 de la pièce 90, soit déplacer la tête 10 de façon à ce que l'arête 94 frotte à nouveau sur la partie principale 25. Le risque que l'opérateur ne fasse frotter les bords saillants 29 de la face latérale 20 sur la surface de la pièce 90 est ainsi diminué. Par exemple la première partie 21 et la deuxième partie 22 sont chacune un cylindre, comme illustré sur la figure 2. Dans ce cas, hormis la forme concave de la partie principale 25 de la face radialement externe 20, la tête 10 a une forme sensiblement cylindrique. Alternativement, la première partie 21 est une portion d'un premier cône et la deuxième partie 22 est une portion d'un deuxième cône. Dans le cas où la portion du premier cône diverge vers la partie principale 25 et la portion du deuxième cône converge vers la partie principale 25 (ces deux portions de cône pouvant par exemple appartenir à un même cône, comme illustré sur la figure 3), alors la tête 10 a une forme sensiblement conique qui permet le cas échéant d'arrondir des arêtes difficiles d'accès et qui ne pourraient être atteintes et usinées par une tête 10 de forme sensiblement cylindrique. Alternativement le premier cône converge vers la partie principale 25 et le deuxième cône converge vers la partie principale 25. Cependant, dans les cas ci-dessus, il existe normalement une discontinuité de courbure aux jonctions entre la partie principale 25 et la première partie 21 d'une part, et entre la partie principale 25 et la deuxième partie 22 d'autre part. Ainsi, la jonction entre la première partie 21 et la partie principale 25 forme une arête, et la jonction entre la deuxième partie 22 et la partie principale 25 forme une arête. La face radialement externe 20 présente donc une arête à chacune de ces jonctions. Cette arête est susceptible de créer des rainures plus profondes à la surface de la pièce 90 lorsque l'opérateur déborde de la partie principale 25, ce qui est indésirable. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la première partie 21 est convexe et la deuxième partie 22 est convexe, de telle sorte que la jonction entre la première partie 21 et la partie principale concave 25 est arrondie, et la jonction entre la deuxième partie 22 et la partie principale concave 25 est arrondie. Ainsi, il n'existe pas de risque pour l'opérateur de créer des rainures plus profondes à la surface de la pièce 90 lorsqu'il usine une arête 94, même dans le cas où il déborde de la partie concave. La première partie 21 et la deuxième partie 22 peuvent être prolongées en s'éloignant de la partie principale 25 par des parties rectilignes 27 et 28 respectivement, comme illustré sur la figure 4 où ces parties prolongeantes 27 et 28 sont cylindriques. Ces parties prolongeantes 27 et 28 peuvent également être coniques. Alternativement, la première partie 21 et la deuxième partie 22 peuvent s'étendre jusqu'à la face supérieure 11 et à la face inférieure 12. Dans tous les modes de réalisation de l'invention ci-dessus, la face latérale externe 20 de la tête 10 est formée d'une surface continue en un matériau abrasif. Alternativement, la tête 10 peut être formée d'une multitude de lamelles abrasives, chaque lamelle s'étendant radialement (dans un plan radial) depuis l'axe longitudinal A. Dans ce cas, c'est l'ensemble des extrémités abrasives radialement externes de ces lamelles abrasives qui forme la face latérale externe 20 de la tête 10. Idéalement, les lamelles abrasives sont suffisamment nombreuses pour que leurs extrémités radialement externes soient sensiblement jointives. Le matériau abrasif sur la surface abrasive ou les lamelles abrasives est apte à usiner un acier. En particulier, sa dureté est suffisante pour pouvoir usiner un acier. Ce matériau abrasif est par exemple du carbure de silicium SiC, de l'alumine Al203, du verre, un oxyde de zirconium. Ce matériau est sous forme de grains collés sur cette surface abrasive ou sur les lamelles. Selon l'invention, la partie principale concave 25 seule peut être formée d'un matériau abrasif. La totalité de la face latérale externe 20 peut également être formée d'un matériau abrasif. Selon l'invention, ce matériau abrasif est par exemple apte à usiner un acier allié dont la dureté est comprise entre 45 et 60 HRC (dureté Rockwell) et un alliage non-ferreux dont la dureté est comprise entre 100 et 450 HB (dureté Brinell). REVENDICATIONS1. Brosse (1) comportant une tête (10) formant sensiblement un solide de révolution par rapport à un axe longitudinal (A), ladite tête (10) étant caractérisée en ce qu'elle comporte une face latérale externe (20) qui présente une partie principale (25) concave formée d'un matériau abrasif apte à usiner un acier. 2. Brosse (1) selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite face latérale externe (20) présente en outre une première partie non concave (21) formée d'un matériau abrasif et une deuxième partie non concave (22) formée d'un matériau abrasif situées de part et d'autre de ladite partie principale (25). 3. Brosse (1) selon la revendication 2 caractérisée en ce que ladite première partie (21) est convexe et ladite deuxième partie (22) est convexe, de telle sorte que la jonction entre ladite première partie (21) et ladite partie principale (25) est arrondie, et la jonction entre ladite deuxième partie (22) et ladite partie principale (25) est arrondie. 4. Brosse (1) selon la revendication 2 caractérisée en ce que ladite première partie (21) est un cylindre et ladite deuxième partie est un cylindre (22). 5. Brosse (1) selon la revendication 2 caractérisée en ce que ladite première partie (21) est un premier cône et ladite deuxième partie (22) est un deuxième cône. 6. Brosse (1) selon la revendication 5 caractérisée en ce que ledit premier cône converge vers ladite partie principale (25) et ledit deuxième cône converge vers ladite partie principale (25). 7. Brosse (1) selon la revendication 5 caractérisée en ce que ledit premier cône diverge vers ladite partie principale (25) et ledit deuxième cône converge vers ladite partie principale (25). 8. Brosse (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisée en ce que la jonction entre ladite première partie (21) et ladite partie principale (25) forme une arête, et la jonction entre ladite deuxième partie (22) et ladite partie principale (25) forme une arête. 9. Brosse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit matériau abrasif est apte à usiner un acier allié dont la dureté est comprise entre 45 et 60 HRC (duretéRockwell) et un alliage non-ferreux dont la dureté est comprise entre 100 et 450 HB (dureté Brinell). 10. Brosse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une tige (70) qui s'étend selon l'axe longitudinal (A) et sur laquelle est montée ladite tête (10).