Brevet FR3036988A1 — publié le 20161209

Outil abrasif pour alésage DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un outil abrasif qui permet d'obtenir un état de surface plan autour d'un alésage, en particulier après une expansion à froid. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Une solution connue pour assembler deux éléments consiste à réaliser un alésage dans chaque élément, à aligner les deux alésages ainsi réalisés, et à insérer un élément de fixation tel qu'un rivet par exemple dans les deux alésages. Ce type d'assemblage est relativement vulnérable en fatigue du fait des concentrations de contraintes générées autour des alésages. Pour pallier ce problème, il est connu de réaliser une expansion à froid des alésages avant la mise en place de l'élément de fixation. Cette expansion à froid s'effectue classiquement par introduction d'un manchon et d'un mandrin dans les alésages puis le retrait du mandrin à travers le manchon. Lors de la réalisation de cette expansion à froid, des déformations apparaissent sur la périphérie de l'alésage du fait des efforts axiaux lors de l'expansion et de l'angle de dépouille du mandrin. Ces déformations se traduisent par l'apparition d'une surépaisseur sur la périphérie de l'alésage et malgré une opération de réalésage de l'alésage après l'expansion, la déformation peut subsister. De telles déformations ne permettent pas d'avoir un contact plan entre les deux éléments assemblés, ce qui peut alors créer des jeux au niveau de l'espace entre les deux éléments ou des zones de surpression de contact. EXPOSE DE L'INVENTION Un objet de la présente invention est de proposer un outil qui permet d'éliminer la surépaisseur autour d'un alésage. A cet effet, est proposé un outil abrasif destiné à être appliqué contre une face de travail d'un élément présentant un alésage, ledit outil comportant : - un châssis présentant un siège destiné à venir en appui contre la face de travail, - un arbre centré sur un axe central, percé d'un évidement central, mobile en translation par rapport au châssis parallèlement à la direction de l'axe central et mobile 3036988 2 en rotation par rapport au châssis autour de l'axe central, ledit arbre présentant une première extrémité et une deuxième extrémité, - un élément abrasif porté par la première extrémité et présentant une face d'extrémité plane et perpendiculaire à l'axe central, l'arbre étant mobile en translation 5 entre une position finale dans laquelle la face d'extrémité est coplanaire avec le siège, et une position de retrait dans laquelle la face d'extrémité est en retrait par rapport au siège, - un moteur rotatif entraînant en rotation la deuxième extrémité à travers une liaison glissière dans la direction de l'axe central, 10 - une tige de centrage centrée sur l'axe central, destinée à pénétrer dans l'alésage, et montée libre en rotation dans l'évidement central, - un système de butée arrêtant la translation de l'arbre, lorsque l'arbre est en position finale, et - un élément de rappel contraignant l'arbre en position finale. 15 Un tel outil permet d'aplanir la surface autour de l'alésage. Avantageusement, l'élément abrasif est amovible. Avantageusement, l'outil comporte des moyens de détection prévus pour détecter que l'arbre est en position finale, et des moyens d'indication prévus pour émettre un signal lorsque les moyens de détection détectent que l'arbre est en position 20 finale. Avantageusement, le système de butée comporte un premier élément solidaire du châssis, un deuxième élément solidaire de l'arbre, où en position finale, le deuxième élément est en appui contre le premier élément, et des moyens de réglage prévus pour réaliser un déplacement du premier élément parallèlement à l'axe central. 25 Avantageusement, les moyens de réglage comprennent une vis sans fin montée sur le châssis, un premier filetage réalisé à l'intérieur du châssis, et un deuxième filetage et un pignon réalisés sur le pourtour du premier élément, où le premier filetage et le deuxième filetage coopèrent pour réaliser une liaison hélicoïdale, et où la vis sans fin et le pignon coopèrent pour assurer un entraînement en rotation du premier 30 élément. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de 3036988 3 réalisation, ladite description étant faite en relation avec la Fig. unique qui montre un outil selon l'invention vu en coupe selon un plan axial. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION La Fig. unique montre un outil 100 qui est appliqué contre un élément 10 5 présentant un alésage 12. Une face de travail 13 de l'élément 10 présente une surépaisseur 14 issue par exemple d'une expansion à froid et qui s'étend sur la périphérie de l'alésage 12. L'outil 100 permet une élimination de la surépaisseur 14 par abrasion. L'outil 100 présente une forme globalement cylindrique autour de l'axe central 50. La Fig. 10 unique est une coupe par un plan contenant l'axe central 50. La partie gauche de la Fig. unique montre l'élément 10 et la position de l'outil 100 au début du traitement avec l'outil 100 et la partie droite de la Fig. unique montre l'élément 10 et la position de l'outil 100 à la fin du traitement avec l'outil 100 lorsque la surépaisseur 14 a été arasée. 15 L'outil 100 comporte un châssis 102 qui présente un siège 104 venant en appui contre une partie plane de la face de travail 13. Le siège 104 assure la stabilité de l'outil 100 par rapport à l'élément 10 et permet de maintenir le châssis 102 fixe. . Le siège 104 garantie également la planéité entre la partie plane de la face de travail 13 et la surépaisseur 14 une fois arasé. Comme cela est décrit ci-après, le siège 104 sert de 20 référence pour l'élimination de la surépaisseur 14. Le siège 104 est constitué ici par l'extrémité plane d'un cylindre ayant pour axe, l'axe central 50. L'outil 100 comporte également un arbre 108 qui est centré sur l'axe central 50 et qui est rendu creux par la réalisation d'un évidement central 118. L'arbre 108 est mobile en translation (flèches 20 et 22) par rapport au châssis 102 parallèlement à la 25 direction de l'axe central 50 et il est également mobile en rotation 24 par rapport au châssis 102 autour de l'axe central 50. L'arbre 108 présente une première extrémité 110 avec une face frontale 112 qui porte un élément abrasif 114 présentant une face d'extrémité 115 plane et perpendiculaire à l'axe central 50 par laquelle l'élément abrasif 114 arase la 30 surépaisseur 14. L'arbre 108 présente une deuxième extrémité 116 qui est entraînée en rotation par un moteur rotatif, par exemple du type perceuse électrique. L'entraînement en rotation de la deuxième extrémité 116 est réalisé à travers une liaison glissière dans la direction de l'axe central 50. Une telle association est obtenue 3036988 4 par exemple par une liaison avec clavette ou une liaison par cannelures. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur la Fig. unique, la deuxième extrémité 116 prend la forme d'un arbre cannelé qui coopère avec un moyeu cannelé 120 solidaire du moteur rotatif. 5 Pour assurer un bon maintien en position de l'outil 100 par rapport à l'alésage 12, l'outil 100 comporte également une tige de centrage 106 qui est centrée sur l'axe central 50 et qui pénètre dans l'alésage 12. La tige de centrage 106 est montée libre en rotation par rapport à l'arbre 108 dans l'évidement central 118. Selon un mode de réalisation particulier, le diamètre de la tige de centrage 106 10 est ajusté au diamètre de l'alésage 12 afin de pouvoir y pénétrer aisément tout en évitant un jeu trop important qui pourrait entraîner le déplacement radial de l'outil 100 en cours de traitement. Selon un autre mode de réalisation particulier, le diamètre de la tige de centrage 106 est inférieur au diamètre de l'alésage 12 et l'extrémité qui pénètre dans l'alésage 15 12 présente une rondelle 152 fixée et coaxiale à ladite extrémité. La rondelle 152 est souple et présente un diamètre qui assure un frottement entre la rondelle 152 et l'alésage 12 afin, en particulier, de supprimer la rotation la tige de centrage 106 par friction tout en autorisant un léger déplacement de la tige de centrage 106. La rondelle 152 est par exemple du type rondelle en élastomère ou à parois périphériques montées 20 sur ressort. Un tel agencement permet de créer une liaison de centrage court, du type rotule, et d'assurer un centrage sur la surépaisseur 14 à araser tout en conservant la priorité sur la planéité après arasage par rapport à la face de travail 13 de l'élément 10. Pour assurer que la face d'extrémité 115 de l'élément abrasif 114 arase la surépaisseur 14 jusqu'à ce que la face de travail 13 soit plane, l'outil 100 présente un 25 système de butée 126 qui arrête la translation de l'arbre 108, lorsque la face d'extrémité 115 est coplanaire avec la face de travail 13 et donc avec le siège 104. Dans cette position, l'arbre 118 est dit en position finale (côté droit de la Fig. unique). Lorsque l'arbre 118 n'a pas atteint la position finale, il est dit en position de retrait (côté gauche de la Fig. unique), c'est à dire que la face d'extrémité 115 est en 30 retrait par rapport à la face de travail 13 et donc au siège 104 à l'intérieur du châssis 102. Le système de butée 126 comporte ici un premier élément 128 solidaire du châssis 102 et d'un deuxième élément 130 solidaire de l'arbre 108. En position finale, 3036988 5 le deuxième élément 130 est en appui contre le premier élément 128, et en position de retrait, le deuxième élément 130 est à distance du premier élément 128. L'outil 100 présente également un élément de rappel 132, ici un ressort de compression, qui contraint l'arbre 108 en position finale et qui assure ainsi la fonction 5 de poussée pour l'abrasion. Le fonctionnement de l'outil 100 est alors le suivant. Un technicien applique le siège 104 contre la face de travail 13 en introduisant la tige de centrage 106 dans l'alésage 12. Le technicien met en marche le moteur rotatif, ce qui entraîne l'élément abrasif 114 en rotation, ce qui arase la surépaisseur 14. Au fur et à mesure de 10 l'abrasion, l'élément de rappel 132 repousse l'arbre 108 ce qui permet la poursuite de l'abrasion jusqu'à la position finale. La zone autour de l'alésage 12 est alors parfaitement plane ce qui assure un meilleur assemblage ultérieur. Pour limiter les frottements entre l'élément de rappel 132 et l'arbre 108, une butée à billes ou à aiguilles 154 coaxiale à l'axe central 50 est montée entre eux. Dans 15 le mode de réalisation de l'invention présenté sur la Fig. unique, la butée à billes ou à aiguilles 154 est fixée au deuxième élément 130 et à une couronne 156 qui supporte la spire d'extrémité du ressort de compression 132. Pour assurer une bonne rotation de l'arbre 108 par rapport à la tige de centrage 106, celle-ci porte des roulements 122, de préférence des roulements à rouleaux 20 coniques ou à aiguilles, et l'évidement central 118 présente, pour chaque roulement 122, un logement 124 dans lequel loge le roulement 122. Le déplacement de l'arbre 108 par rapport à la tige de centrage 106 peut être dû au déplacement dans le logement 124, au jeu à l'intérieur du roulement, mais il est également possible que la tige centrale 106 se déplace dans l'alésage 12 en même temps que l'arbre 108. 25 Pour une facilité de maintenance, l'élément abrasif 114 est amovible afin de pouvoir être remplacé facilement lorsqu'il est usé. Cela permet également de pouvoir utiliser des éléments abrasifs 114 avec des granulométries différentes en fonction du niveau de finition désiré. L'élément abrasif 114 est fixé par exemple à l'aide de vis. Pour que le technicien reconnaisse lorsque la position finale est atteinte, l'outil 30 présente un système d'information 134. Le système d'information 134 comporte des moyens de détection 136 et des moyens d'indication 138. Les moyens de détection 136 sont prévus pour détecter que l'arbre 108 est en position finale, c'est à dire ici lorsque le deuxième élément 130 est en appui contre le premier élément 128. Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de 3036988 6 détection 136 comprennent un capteur piézoélectrique qui est disposé sur le premier élément 128 de manière à ce que le deuxième élément 130 en rotation soit en appui contre le premier élément 128 fixe en position finale. Les moyens d'indication 138 sont prévus pour émettre un signal lorsque les 5 moyens de détection 136 détectent que l'arbre 108 est en position finale, c'est à dire ici lorsque les moyens de détection 136 détectent la mise en appui du deuxième élément 130 contre le premier élément 128. Les moyens d'indication 138 émettent un signal qui peut être par exemple lumineux ou auditif. Pour assurer que même avec des éléments abrasifs 114 d'épaisseurs différentes, 10 la position finale est toujours atteinte, le système de butée 126 est réglable. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur la partie droite, le système de butée 126 comporte des moyens de réglage 140 qui sont arrangés pour réaliser un déplacement du premier élément 128 parallèlement à l'axe central 50. Dans le mode de réalisation de la Fig. unique, les moyens de réglage 140 15 comprennent une vis sans fin 142 montée sur le châssis 102 et manoeuvrable depuis l'extérieur du châssis 102, un premier filetage réalisé à l'intérieur du châssis 102, et un deuxième filetage 144 et un pignon 146 réalisés sur le pourtour du premier élément 128. Le premier filetage et le deuxième filetage 144 coopèrent pour réaliser une 20 liaison hélicoïdale. La vis sans fin 142 et le pignon 146 coopèrent pour assurer l'entraînement en rotation du premier élément 128. Ainsi, lorsque la vis sans fin 142 est manoeuvrée, son action sur le pignon 146 entraîne le premier élément 128 en rotation, qui, du fait de la coopération entre les filetages 144, se déplace selon un mouvement hélicoïdal. 25 Le réglage de l'outil 100 peut alors s'effectuer de la manière suivante. Le technicien manoeuvre la vis sans fin 142 pour libérer le système de butée 126 et permettre à la face d'extrémité 115 de sortir du châssis 102 au-delà du plan du siège 104. Le technicien applique le siège 104 contre la face de travail 13 en regard d'une zone plane, c'est à dire sans surépaisseur. Cette mise en place repousse la face 30 d'extrémité 115 et donc l'arbre 108. Le technicien manoeuvre alors la vis sans fin 142 dans le sens inverse, jusqu'à ce que le premier élément 128 soit en butée contre le deuxième élément 130. La mise en butée est détectée par le technicien, soit du fait que la force qu'il doit exercer pour manoeuvrer la vis sans fin 144 augmente à cause de la 3036988 7 compression de l'élément de rappel 132, soit par le système d'information 134 qui s' active. Selon un autre mode de réalisation, vu à gauche sur la Fig. unique, le réglage du système de butée 126 peut consister à régler la position du deuxième élément 130 5 comme cela est représenté sur la partie gauche. Le deuxième élément 130 est séparé de l'arbre 108 et il est monté coulissant le long de l'arbre 108 parallèlement à l'axe central 50. Le deuxième élément 130 est alors muni d'une vis 148 qui vient bloquer la translation du deuxième élément 130. L'accès à la vis s'effectue par un trou réalisé dans le châssis 102. 10 Afin d'assurer l'étanchéité en rotation entre le premier élément 128 et l'arbre 108, un joint d'étanchéité 150, par exemple du type joint à lèvre, est placé entre eux. De la même manière, un joint d'étanchéité peut être disposé entre l'arbre 108 et la tige de centrage 106. L'abrasion de la surépaisseur 14 engendre l'apparition de débris dus aux usures 15 de la surépaisseur 14 et de l'élément abrasif 114. Pour évacuer ces débris, le châssis 102 peut présenter, au niveau du siège 104, une pluralité d'ouvertures 252 communicantes, d'une part, avec l'intérieur du châssis 102 et, d'autre part, avec l'extérieur du châssis. L'une des ouvertures 252 peut alors est connectée à une alimentation d'air comprimé, tandis que les autres ouvertures 252 sont équipées de 20 boîtes de réception des débris expulsés. Il est également possible d'équiper la première extrémité 110 avec des ailettes qui, par rotation, vont chasser les débris par les ouvertures 252. REVENDICATIONS1) Outil (100) abrasif destiné à être appliqué contre une face de travail (13) d'un élément (10) présentant un alésage (12), ledit outil (100) comportant : - un châssis (102) présentant un siège (104) destiné à venir en appui contre la face de travail (13), - un arbre (108) centré sur un axe central (50), percé d'un évidement central (118), mobile en translation (20, 22) par rapport au châssis (102) parallèlement à la direction de l'axe central (50) et mobile en rotation (24) par rapport au châssis (102) autour de l'axe central (50), ledit arbre (108) présentant une première extrémité (110) et une deuxième extrémité (116), - un élément abrasif (114) porté par la première extrémité (110) et présentant une face d'extrémité (115) plane et perpendiculaire à l'axe central (50), l'arbre (108) étant mobile en translation entre une position finale dans laquelle la face d'extrémité (115) est coplanaire avec le siège (104), et une position de retrait dans laquelle la face d'extrémité (115) est en retrait par rapport au siège (104), - un moteur rotatif entraînant en rotation la deuxième extrémité (116) à travers une liaison glissière dans la direction de l'axe central (50), - une tige de centrage (106) centrée sur l'axe central (50), destinée à pénétrer dans l'alésage (12), et montée libre en rotation dans l'évidement central (118), - un système de butée (126) arrêtant la translation de l'arbre (108), lorsque l'arbre (108) est en position finale, et - un élément de rappel (132) contraignant l'arbre (108) en position finale. 2) Outil (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément abrasif (114) est amovible. 3) Outil (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection (136) prévus pour détecter que l'arbre (108) est en position finale, et des moyens d'indication (138) prévus pour émettre un signal lorsque les moyens de détection (136) détectent que l'arbre (108) est en position finale. 3036988 9 4) Outil (100) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le système de butée (126) comporte un premier élément (128) solidaire du châssis (102), un deuxième élément (130) solidaire de l'arbre (108), où en position finale, le deuxième élément (130) est en appui contre le premier élément (128), et des moyens 5 de réglage (140) prévus pour réaliser un déplacement du premier élément (128) parallèlement à l'axe central (50). 5) Outil (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de réglage (140) comprennent une vis sans fin (142) montée sur le châssis (102), un premier filetage réalisé à l'intérieur du châssis (102), et un deuxième filetage (144) et lo un pignon (146) réalisés sur le pourtour du premier élément (128), où le premier filetage et le deuxième filetage (144) coopèrent pour réaliser une liaison hélicoïdale, et où la vis sans fin (142) et le pignon (146) coopèrent pour assurer un entraînement en rotation du premier élément (128). 6) Outil (100) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il 15 comporte entre l'élément de rappel (132) et l'arbre (108), une butée à billes ou à aiguilles (154) coaxiale à l'axe central (50) et montée entre eux.