Brevet FR3002875A1 — publié le 20140912

Meule comprenant un bandeau de matériau abrasif en périphérie d'un corps central en matériau composite incluant des fibres de verre, et procédé d'utilisation correspondant. Le domaine de l'invention est celui de l'outillage. Plus précisément, 5 l'invention concerne la conception et la fabrication d'outils abrasifs. Parmi les outils abrasifs, les meules sont mises en oeuvre pour différentes applications : la rectification, l'usinage, le taillage... Les meules sont des outils qui se présentent sous la forme générale d'un disque, comprenant : 10 - un corps central, circulaire ; - un bandeau en périphérie du corps central, constituant la partie active d'usinage. Avec l'état de la technique actuel, on distingue les meules super-abrasives, celles-ci mettant en oeuvre un super abrasif tel que du diamant 15 ou du nitrure de bore cubique. Parmi ces meules super-abrasives, on considère deux catégories : - les meules dites « basses vitesses » utilisant les liants métalliques (mais aussi les liants à base de résine et les liants vitrifiés, suivant l'application), avec un corps en acier 20 ou en aluminium ou en alliage métallique ; - les meules « hautes vitesses » utilisant principalement les liants à base de liants vitrifiés, avec un corps éventuellement en fibre de carbone. Les vitesses de meulage sont considérées « basses » en dessous 25 d'une vitesse linéaire de 80 m/s et, par conséquent, considérées « hautes » au-dessus d'une vitesse linéaire de 80 m/s. Bien entendu, les concepteurs d'outils abrasifs cherchent à améliorer les performances des outils, ceci avec le souci, suivant les applications et les objectifs de l'usinage, d'obtenir un excellent état de 30 surface. Concernant les meules, et en particulier les meules super-abrasives, l'amélioration des performances peut être obtenue notamment en optimisant le corps central de la meule. Actuellement, comme déjà mentionné précédemment, les corps 5 des meules super-abrasives mis en oeuvre pour les applications « basse vitesse » sont métalliques, ce qui conduit à plusieurs inconvénients : - une fatigue de la broche machine parfois prématurée, en fonction du diamètre de la meule ; - l'apparition de vibrations pendant le meulage, ce qui peut 10 nuire à l'état de surface de la pièce usinée. On note que les différences structurelles et comportementales entre les meules « basse vitesse » et les meules « haute vitesse » sont telles que les concepteurs et fabricants de meules tendent à marquer une frontière entre les deux catégories de meules, les dissuadant par 15 exemple d'utiliser les matériaux des unes avec ceux des autres. A titre d'exemple, le corps en fibres de carbone des meules « haute vitesse » est incompatible avec les bandeaux à liants métalliques des meules « basse vitesse ». L'invention a pour objectif de pallier les inconvénients de l'art 20 antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une meule, destinée particulièrement à un usage « basse vitesse », qui permette de limiter la puissance fournie au niveau de la broche machine, ceci pour un niveau de qualité d'usinage comparable à l'art antérieur. 25 L'invention a également pour objectif de fournir une telle meule qui permette d'améliorer l'état de surface des pièces usinées. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d"une meule comprenant un bandeau de matériau abrasif en périphérie d'un corps central circulaire. 30 Selon l'invention, le corps central est en un matériau composite incluant des fibres de verre. Ainsi, grâce à l'invention, on obtient une meule qui présente les avantages suivants : - la meule est plus légère que les meules mettant en oeuvre des corps métalliques ; - le corps de la meule tend à absorber les vibrations. Il en résulte que : - la manipulation des meules est facilitée ; - la durée de vie de la broche est augmentée ; - la puissance consommée à la broche est réduite ; - l'état de surface obtenu est meilleur. Selon une première variante envisageable, le matériau abrasif comprend du diamant. Selon une deuxième variante envisageable, le matériau abrasif comprend du nitrure du bore cubique. Selon un mode de réalisation préférentiel, le matériau abrasif est présent sous forme de grains tenus dans un liant métallique. Un tel mode de réalisation est ainsi adapté aux meules « basse vitesse ». Selon deux autres modes de réalisation envisageables : - le matériau abrasif est présent sous forme de grains tenus dans un liant à base de résine ; - le matériau abrasif est présent sous forme de grains tenus dans un liant vitrifié. Selon une solution avantageuse, la meule présente en outre l'une 25 et/ou l'autre des caractéristiques suivantes : - le matériau abrasif est présent dans le bandeau dans une proportion supérieure à 10 %; - le matériau abrasif est présent dans le bandeau dans une proportion inférieure à 50 % 30 L'invention concerne également un procédé de meulage à l'aide d'une meule telle que décrite précédemment, avec une vitesse linéaire de meulage inférieure à 80 m/s. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'une meule selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus d'une meule selon l'invention ; - les figures 3 et 4 sont des courbes comparatives entre une meule selon l'invention et deux meules de l'art antérieur, obtenues lors d'essais. En référence aux figures 1 et 2, une meule selon l'invention est du type comprenant : - un corps central 1, circulaire, présentant un orifice central 10 permettant la mise en place de la meule sur une broche machine ; - un bandeau 2 de matériau abrasif, en périphérie du corps central. Selon le principe de l'invention, le corps central est en matériau composite constitué d'une matrice résine renforcée de fibres de verre. Le matériau abrasif comprend préférentiellement du diamant, et peut, selon une alternative envisageable, comprendre du nitrure de bore cubique. Le matériau abrasif est présent dans le bandeau variant de 10 % à 50 %, sous forme de grains tenus par un liant métallique dans le cadre d'une meule « basse vitesse », mais peut aussi être présent sous forme de grains tenus par un liant à base de résine ou un liant vitrifié. En référence aux figures 3 et 4, on décrit ci-après les tests 30 effectués, et les résultats obtenus, pour comparer une meule selon l'invention avec deux meules de l'art antérieur, l'une avec un corps en aluminium et l'autre avec un corps en alliage de cuivre et d'aluminium. 3002 875 5 Pour conduire les tests, la meule selon l'invention a été réalisée avec un corps réalisé en un matériau constitué d'une résine polyester renforcée avec des fibres de verre, le matériau présentant les caractéristiques suivantes : 5 - poids spécifique : 1,75 g/cm3 ; - résistance à l'étirement : 400 MPa ; - module d'élasticité : 25 GPa ; - résistance à la flexion : 400 MPa ; - module de flexion : 25 GPa ; 10 - résistance à la compression : 220 MPa ; - module de compression : 20 GPa ; - résistance au choc : 180 kJ/m2. Pour réaliser un premier essai, une machine présentant les caractéristiques suivantes a été utilisée : 15 - puissance de la broche : 14 kW; - vitesse maximale de la broche : 16 000 tr/min; - diamètre maximal de la meule : 300 mm ; - lubrifiant : huile entière ; - pression du lubrifiant : 6,2 bar 20 Les paramètres d'usinage ont été les suivants : - vitesse de la meule : 18 m/s ; - vitesse d'avance : 75 mm/min ; - profondeur de passe : 2 mm ; - 20 passes successives. 25 La pièce usinée est en carbure (H01 MS). Les données mesurées lors de l'usinage ont été : - l'énergie spécifique : énergie nécessaire pour enlever une unité de volume du matériau (en J/mm2) ; - la puissance consommée à la broche. Les courbes des figures 3 et 4 montrent que : - l'énergie spécifique mesurée avec une meule selon l'invention est inférieure à celle mesurée avec une meule dont le corps est en aluminium et à celle mesurée avec une meule dont le corps est en alliage d'aluminium et de cuivre ; la puissance consommée à la broche mesurée avec une meule selon l'invention est inférieure à celle mesurée avec une meule dont le corps est en aluminium et à celle mesurée avec une meule dont le corps est en alliage d'aluminium et de cuivre. Une meule selon l'invention s'avère donc plus performante que les meules à corps métallique. Des essais ont en outre été conduits avec une meule dont le corps est en matériau renforcé de fibres de verre selon le principe de l'invention, et dans laquelle le bandeau est réalisé avec un liant à base de résine. Les essais ont été conduits en réalisant une rectification 15 cylindrique d'alésoir en carbure avec une faible profondeur de passe (0,3 mm). Les résultats de ces tests ont montré que le comportement d'une meule selon l'invention est très bon, se traduisant notamment par une absence de vibrations conduisant à un meilleur état de surface des 20 pièces usinées. REVENDICATIONS1. Meule du type comprenant un bandeau (2) de matériau abrasif en périphérie d'un corps central circulaire (1), caractérisée en ce que le corps central (1) est en matériau composite incluant des fibres de verre. 2. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau abrasif comprend du diamant. 3. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau abrasif comprend du nitrure du bore cubique. 4. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau abrasif est présent sous forme de grains tenus dans un liant métallique. 5. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau abrasif est présent sous forme de grains tenus dans un liant à base de résine. 6. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau abrasif est présent sous forme de grains tenus dans un liant vitrifié. 7. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau abrasif est présent dans le bandeau (2) dans une proportion supérieure à 10 %. 8. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau abrasif est présent dans le bandeau (2) dans une proportion inférieure à 50%. 9. Procédé de meulage à l'aide d'une meule selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la vitesse linéaire de meulage est inférieure à 80 m/s.5