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BREVET D'INVENTION "Perfectionnements aux cylindres abrasifs pour machines à polir; et procédé de fabrication de ces oylindres"
La présente invention est relative à des perfectionnements aux cylindres abrasifs qui peuvent être montés principalement dans les machines d'usinage des surfaces et de polissage des objets relativement minces et souples ou élastiques, tels que des feuilles d'acier inoxydable et des objets analogues, ainsi qu'au procédé de fabrioation de ces cylindres', Jusqu'ici; on procédait à ces opérations d'usinage au moyen d'un abrasif soit à l'aide de courroies souples ou de roues ou plateaux flexibles constitués par des disques, en mousseline ou en une matière analogue;
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blés à la presse sur des arbres tournants. la surface extérieure de ces courroies ou plateaux est recouverte de colle et de grains d'une matière abrasive, cette colle et ces grains oonstituant une couche qui se brise en petits segments pendant l'usinage au moyen de cet abrasif, rendant ainsi le plateau ou la courroie effectivement flexible ou souple.
Les feuilles d'acier ou tôles sont amenées contre les plateaux ou courroies souples et flexibles par différents dispositifs mécaniques suivant l'équipement utilisé, et il faut trois ou quatre plateaux ou courroies, dont chacun est garni de grains d'une grosseur différente, pour les opérations de dégrossissage, pour l'usinage intermédiaire et pour le finissage, puis il faut ramener en arrière chaque tôle, puis la ramener en avant pour la mettre en contact de nombreuses fois avec chacun des plateaux ou ohaoune des courroies.
Il faut une grande habileté pour monter ces plateaux ou courroies, et pour les maintenir en bon état et de telle sorte que le résultat obtenu soit favorable. Des conditions météorologiques variables, comme un degré d'humidité tantôt élevé et tantôt faible, influencent grandement Inefficacité de ces courroies et plateaux et en réduisent la durée de vie.
Bien qu'il soit extrêmement désirable de munir les tôles métalliques d'une surface plus ou moins rugueuse ou en quelque sorte dentelée, afin de favoriser l'adhérence, sur cette surface, de revêtements tels qu'une couche de zinc, un émail vitreux, un vernis, une couche de peinture etc, le prix de revient élevé de l'exécu- tion de ces travaux au moyen de plateaux ou courroies flexibles a empêché d'appliquer sur une grande échelle
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ce procède de finissage des tôles.
L'objet principal: de la présente invention consiste en un cylindre abrasif susceptible de réaliser en une seule passe une surface définitive de base ou de support sur les tles métalliques,
Le procédé de la présente invention consiste à réaliser un cylindre abrasif par l'enroulement en spirale d'un cordon d'une matière abrasive autour d'un mandrin conique, afin d'obtenir un cylindre comportant une surface extérieure en cône, et en modifiant ultérieurement le oylindre de façon à le munir d'une surface extérieure cylin- drique.
Une autre caractéristique de la présente invention consiste à exéouter le cylindre abrasif par l'enroulement en spirale d'un fil métallique autour d'un mandrin, en laissant entre les différentes spires un certain intervalle, et en enroulant ultérieurement le cordon de matière abrasive autour du mandrin de façon à recouvrir le fil métallique et à remplir les intervalles entre les différentes spires de ce fil.
Le cordon consiste de préférence en une matière abrasive liée par du caoutchouc, qu'on vulcanise ultérieurement.
Le cylindre abrasif conforme à la présente invention est essentiellement rigide et comporte une surface extérieure constituée par des grains d'abrasif liés par du caoutchouc, et une surface intérieure comprenant un élément de renforcement métallique en spirale, cette surface intérieure étant exéoutée de façon à entrer en prise avec l'arbre d'entraînement.
Une autre caractéristique de la présente invention
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consiste à munir le cylindre abrasif d'une surface intérieure oonique et d'une surface extérieure cylindrique.
Sur les dessins joints, qui sont indiqués uniquement à titre d'exemples:
La fig. 1 représente le cylindre abrasif en cours de fabrication.
La fig. 2 est une coupe à plus grande échelle suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 représentant un détail.
La fig. 3 est une vue semblable à la fig. 2 et représentant la façon dont la matière abrasive bloque en place le fil métallique après avoir été comprimée et vulcanisée.
La fig. 4 est une vue de côté d'un cylindre oomplè- tement terminé sur le mandrin de fabrication, les lignes en trait mixte représentant le pourtour extérieur du cylindre avant son ajustage ou dressage.
La fig. 5 est une coupe en travers du cordon de matière abrasive liée par du caoutchouc.
La fig. 6 est une coupe en travers du fil de renforoement.
La fig. 7 est une coupe en long du oylindre abrasif terminé.
La fige 8 est une vue de côté des cylindres de polissage et de support des pièces à usiner, dans une machine à polir, cette figure représentant la façon dont on place le cylindre abrasif sur l'arbre de polissage.
En se référant plus particulièrement aux dessins, 10 désigne le cylindre abrasif relativement rigide, qu'on obtient en enroulant tout d'abord en hélice un fil métallique 11 autour d'un mandrin 12 de telle sorte que les spires de ce fil soient espacées, et en enroulant
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en hélioe autour du mandrin, à la suite du fil métallique, un cordon d'une matière abrasive liée par du caoutchouc, les spires étant jointives. Le fil métallique 11 est de préférence de forme rectangulaire, dans son ensemble, et en coupe transversale, ses angles extérieurs étant arrondis et ses faces latérales comportant des cavités ou enooches ou rainures 14 disposées dans le sens de la longueur du fil.
Avant d'enrouler le fil autour du mandrin, dont la surface extérieure est en cône dans un but qui sera exposé plus loin, on fixe ce fil solidement sur le mandrin, comme il est indiqué en 15, près de l'une des extrémités de ce mandrin. Ensuite, on l'enroule en spirale autour du mandrin de façon que ses spires soient espacées d'un intervalle égal à la largeur du cordon abrasif, moins la largeur du fil métallique, puis on le fixe sur le mandrin près de son extrémité opposée; comme il est indiqué en 16.
La matière abrasive liée au moyen de caoutchouc est constituée de préférence par un mélange de gomme pure, de soufre. et d'accélérateurs ordinaires du commerce.
On mélange à ce compound des grains d'abrasif d'une grosseur qui dépend du degré de fini désiré, ce mélange s'effectuant dans un broyeur à caoutchouc dont les cylindres tournent à des vitesses différentes. La matière transformée en feuille est ensuite pliée et repliée lorsque les grains d'abrasif ont été ajoutés. et on la fait passer plusieurs fois entre les cylindres jusqu'à ce que le liant de caoutchouc et les grains constituent une masse aussi homogène que possible.
Tant que la matière en feuille est encore plastique du fait de la chaleur engendrée durant le mélange, on la découpe en
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cordons étroits et on la charge dans la trémie d'une machine transformant les masses de caoutchouc en tubes ou en cordons pleins avant la vulcanisation, ces machines comportant un cylindre muni à l'une de ses extrémités d'une filière derrière laquelle une vis refoule le oaout- chouc vers l'extérieur sous la forme d'un cordon continu.
Pour donner au cordon abrasif 13 une forme telle, quand il est enroulé en spirale autour du mandrin sur lequel le fil 11 a été enroulé précédemment, que ce cordon pénètre dans les intervalles compris entre les spires du fil et que ses faoes latérales soient jointives; on munit l'appareil d'une filière réalisant dans le cordon des cavités 17 disposées sur des faces opposées du cordon et ayant, dans l'ensemble, la forme des parties voisines du fil métallique. Après que le cordon abrasif a été enroulé autour du mandrin et que ses extrémités ont été fixées de n'importe quelle manière judicieuse, on enveloppe le cylindre ainsi obtenu, et pendant qu'il est encore sur le mandrin, d'une toile humide bien serrée, puis on peut vulcaniser le cylindre.
Les spires du cordon abrasif se réunissent durant la vulcanisation, de façon à constituer un cylindre unique, mais la toile se contracte également et oblige la matière liée par du caoutchouc a s'appliquer avec une pression suffisante pour introduire à force les parties,voisines du fil métallique, dans les rainures 14 des faces latérales de ce fil métallique.
Comme la surface extérieure du mandrin 12 est oonique, les surfaces intérieure et extérieure du aylin- dre iront en diminuant en conséquence, mais avant de retirer le cylindre du mandrin on l'usine, comme l'indi-
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que la fig. 4 d'une manière judicieuse quelconque, de telle sorte que les extrémités de ce oylindre soient constituées par des plans perpendiculaires à l'axe du mandrin, et que la surface extérieure du cylindre soit cylindrique.
On voit ainsi qu'on obtient par ce moyen un cylindre abrasif à surface extérieure cylindrique et à surface intérieure en cône, cette dernière surface étant obtenue en partie par un fil en hélice qui est enoastré et lié à la matière abrasive'.
Quand on munit le cylindre d'une surface intérieure en cône, on peut obtenir par friotion une liaison motrice entre le cylindre et l'arbre tournant 18, et on peut supprimer complètement les éléments de serrage, qui ne donnent pas satisfaction, et qu'on utilise pour fixer un cylindre abrasif sur cet arbre tournant, ces organes de serrage ou de fixation ayant été constituée jusqu'ici par des olavettes, des languettes ou des organes analogues:
A cet effet, on donne à la surface extérieure de l'arbre 18 une oonioit é semblable à celle de la surface intérieure du cylindre, et bien qu'on puisse utiliser n'importe quel moyen judicieux pour exercer sur le cylindre une force parallèle à son axe de façon à le maintenir en prise par friction avec l'arbre, il est préférable d'utiliser deux organes 19 et 20, semblables à, des bagues, montés sur le petit bout de l'arbre, L'organe 19 est fixé d'une manière amovible sur l'arbre par une vis de blocage 21, tandis que l'organe 20, qui est également semblable à une bague, est mobile suivant l'axe de l'arbre Entre ces deux organes semblables à des bagues,
on dispose un certain nombre de ressorts à boudin 22 qui font exercer à la bague 20 une pression sur le cylindre,
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cette pression étant suffisante pour maintenir la surface intérieure de ce cylindre en étroit contact avec la surfaoe extérieure de l'arbre. La force exercée sur le cylindre par son entrée en prise avec la pièce à usiner, et qui tend à faire tourner ce cylindre par rapport à l'ar- bre, est inférieure à celle qui est nécessaire pour surmonter le frottement entre les deux organes quand ces derniers sont maintenus en étroit oontaot par la bague de retenue 20.
On conçoit que, du moment que les spires du fil métallique sont retenues latéralement par la matière abrasive qui s'est placée entre ces spires, ce fil métallique résiste effectivement aux forces radiales agissant sur le cylindre et qui sont dues au serrage de ce dernier sur l'arbre. Il peut arriver que ces forces radiales soient d'une valeur suffisante pour rompre la matière abrasive. Par conséquent, le fil en hélice avec sa liaison avec l'arbre moteur sert de renforcement effectif pour la matière abrasive liée par du caoutchouc, Bien que le cylindre soit relativement rigide, il est probable, spécialement quand un laps de temps important s'est écoulé entre le moment de sa fabrioation et celui de son utilisation, qu'il ait pris un certain faux-rond.
Malgré cela, la constitution de ce cylindre est telle qu'on puisse faoilement lui rendre sa forme de façon à permettre à sa surface intérieure de reprendre une forme conique rigoureuse lui permettant d'entrer en contact étroit avec la surface extérieure de l'arbre moteur, et cela par un simple chauffage dans de l'eau chaude, de manière à, assouplir la matière abrasive liée.
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PATENT OF INVENTION "Improvements to abrasive cylinders for polishing machines; and method of manufacturing these cylinders"
The present invention relates to improvements to abrasive rolls which can be mounted primarily in machines for surface machining and polishing relatively thin and flexible or elastic objects, such as stainless steel sheets and the like, as well. than the manufacturing process of these cylinders', Up to now; these machining operations were carried out by means of an abrasive either by means of flexible belts or of flexible wheels or plates constituted by discs, of muslin or of a similar material;
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wheat balers on rotating shafts. the outer surface of these belts or plates is covered with glue and grains of an abrasive material, this glue and these grains forming a layer which breaks into small segments during machining by means of this abrasive, thus rendering the plate or the belt effectively flexible or flexible.
The steel sheets or sheets are brought against the platters or flexible and flexible belts by different mechanical devices depending on the equipment used, and three or four platters or belts are required, each of which is lined with grains of a different size, to roughing operations, for intermediate machining and for finishing, then each sheet must be brought back, then brought forward to bring it into contact many times with each of the plates or ohaoune of the belts.
It takes great skill to mount these plates or belts, and to keep them in good condition and so that the result obtained is favorable. Variable weather conditions, such as sometimes high and sometimes low humidity, greatly influence the inefficiency of these belts and plates and reduce their life.
Although it is extremely desirable to provide the metal sheets with a more or less rough or somehow jagged surface, in order to promote the adhesion, on this surface, of coatings such as a layer of zinc, a vitreous enamel , a varnish, a coat of paint etc, the high cost price of the execution of these works by means of flexible plates or belts prevented the application on a large scale
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this process of finishing the sheets.
The main object: of the present invention consists of an abrasive cylinder capable of producing in a single pass a definitive base or support surface on the metal sheets,
The method of the present invention comprises making an abrasive cylinder by spirally winding a bead of an abrasive material around a tapered mandrel, to obtain a cylinder having a conical outer surface, and modifying subsequently oylindre so as to provide it with a cylindrical outer surface.
Another feature of the present invention consists in exerting the abrasive cylinder by the spiral winding of a metal wire around a mandrel, leaving between the different turns a certain gap, and subsequently winding the bead of abrasive material around. of the mandrel so as to cover the metal wire and to fill the gaps between the various turns of this wire.
The bead is preferably a rubber-bonded abrasive material which is subsequently vulcanized.
The abrasive cylinder in accordance with the present invention is substantially rigid and has an outer surface consisting of abrasive grains bonded by rubber, and an inner surface comprising a spiral metallic reinforcing member, this inner surface being routed so as to enter. meshed with the drive shaft.
Another feature of the present invention
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consists in providing the abrasive cylinder with an oonic inner surface and a cylindrical outer surface.
In the accompanying drawings, which are shown only as examples:
Fig. 1 shows the abrasive cylinder during manufacture.
Fig. 2 is a section on a larger scale taken along line 2-2 of FIG. 1 representing a detail.
Fig. 3 is a view similar to FIG. 2 and showing how the abrasive material locks the wire in place after being compressed and vulcanized.
Fig. 4 is a side view of a fully finished cylinder on the build mandrel, the dashed lines showing the outer perimeter of the cylinder prior to fitting or dressing.
Fig. 5 is a cross section through the bead of abrasive material bound by rubber.
Fig. 6 is a cross section of the reinforcing wire.
Fig. 7 is a longitudinal section of the finished abrasive cylinder.
Fig 8 is a side view of the polishing and workpiece support cylinders, in a polishing machine, this figure showing how the abrasive cylinder is placed on the polishing shaft.
Referring more particularly to the drawings, 10 denotes the relatively rigid abrasive cylinder, which is obtained by first winding a metal wire 11 in a helix around a mandrel 12 so that the turns of this wire are spaced, and winding
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in helioe around the mandrel, following the metal wire, a bead of an abrasive material bound by rubber, the turns being contiguous. The metal wire 11 is preferably of rectangular shape, as a whole, and in cross section, its exterior angles being rounded and its side faces comprising cavities or holes or grooves 14 arranged in the direction of the length of the wire.
Before winding the wire around the mandrel, the outer surface of which is conical for a purpose which will be explained later, this wire is fixed firmly on the mandrel, as indicated in 15, near one of the ends of the mandrel. this chuck. Then, it is wound in a spiral around the mandrel so that its turns are spaced at an interval equal to the width of the abrasive bead, minus the width of the metal wire, then it is fixed on the mandrel near its opposite end; as indicated in 16.
The abrasive material bonded by means of rubber is preferably constituted by a mixture of pure gum, sulfur. and ordinary commercial accelerators.
Grits of abrasive of a size which depends on the degree of finish desired are mixed with this compound, this mixing being carried out in a rubber mill, the rolls of which rotate at different speeds. The sheeted material is then folded and refolded when the abrasive grains have been added. and it is passed several times between the rolls until the rubber binder and the grains form as homogeneous a mass as possible.
As long as the sheet material is still plastic due to the heat generated during mixing, it is cut into
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narrow cords and loaded into the hopper of a machine transforming the masses of rubber into tubes or solid cords before vulcanization, these machines comprising a cylinder provided at one of its ends with a die behind which a screw drives the oaout- chouc outwards in the form of a continuous cord.
To give the abrasive bead 13 such a shape, when it is wound in a spiral around the mandrel on which the wire 11 has been wound previously, that this bead enters the intervals between the turns of the wire and that its lateral faoes are contiguous; the apparatus is provided with a die making in the bead cavities 17 arranged on opposite faces of the bead and having, on the whole, the shape of the neighboring parts of the metal wire. After the abrasive bead has been wound around the mandrel and its ends have been fixed in any judicious manner, the cylinder thus obtained is wrapped, and while it is still on the mandrel, with a well damp cloth. tight, then the cylinder can be vulcanized.
The turns of the abrasive bead meet during vulcanization, so as to form a single cylinder, but the fabric also contracts and forces the material bound by rubber to be applied with sufficient pressure to force the parts, adjacent to the metal wire, in the grooves 14 of the side faces of this metal wire.
Since the outer surface of the mandrel 12 is oonic, the inner and outer surfaces of the mandrel will decrease accordingly, but before removing the cylinder from the mandrel is machine-milled, as indicated.
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that fig. 4 in any judicious manner, such that the ends of this cylinder are formed by planes perpendicular to the axis of the mandrel, and that the outer surface of the cylinder is cylindrical.
It can thus be seen that by this means an abrasive cylinder with a cylindrical outer surface and a conical inner surface is obtained, the latter surface being obtained in part by a helical wire which is embedded and bonded to the abrasive material.
When the cylinder is provided with a conical inner surface, it is possible to obtain by friotion a driving connection between the cylinder and the rotating shaft 18, and it is possible to completely eliminate the clamping elements, which are not satisfactory, and which one uses to fix an abrasive cylinder on this rotating shaft, these clamping or fixing members having been constituted hitherto by olavettes, tongues or similar members:
To this end, the outer surface of the shaft 18 is given an oonioity similar to that of the inner surface of the cylinder, and although any judicious means may be used to exert a force parallel to the cylinder on the cylinder. its axis so as to keep it in friction engagement with the shaft, it is preferable to use two members 19 and 20, similar to rings, mounted on the small end of the shaft, the member 19 is fixed removably on the shaft by a locking screw 21, while the member 20, which is also similar to a ring, is movable along the axis of the shaft Between these two members similar to rings,
there are a number of coil springs 22 which cause the ring 20 to exert pressure on the cylinder,
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this pressure being sufficient to maintain the inner surface of this cylinder in close contact with the outer surface of the shaft. The force exerted on the cylinder by its entry into engagement with the workpiece, and which tends to rotate this cylinder relative to the shaft, is less than that necessary to overcome the friction between the two members when the latter are held in tight oontaot by the retaining ring 20.
It will be understood that, as long as the turns of the metal wire are retained laterally by the abrasive material which has been placed between these turns, this metal wire effectively resists the radial forces acting on the cylinder and which are due to the clamping of the latter on the tree. It may happen that these radial forces are of sufficient value to break the abrasive material. Therefore, the helical wire with its connection to the motor shaft serves as an effective reinforcement for the abrasive material bound by rubber. Although the cylinder is relatively stiff, it is likely, especially when a long time has elapsed. elapsed between the time of its manufacture and that of its use, that it has taken a certain runout.
Despite this, the constitution of this cylinder is such that we can easily restore its shape so as to allow its inner surface to resume a rigorous conical shape allowing it to come into close contact with the outer surface of the motor shaft. , and this by simple heating in hot water, so as to soften the bonded abrasive material.