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"Machine pour le laminage des filets de vis"
Le laminage des filets de vis sur des boulons ou. sur des objets analogues s'effectue, à l'heure actuelle en faisant passer la pièce cylindrique à usiner entre deux mâ- choires de laminage exécutant, l'une par rapport à l'autre, un mouvement alternatif, mâchoires de laminage qui sont mu- nies de cannelures transversales rectilignes dont le profil et la. rampe correspondent au profil et au pas des filets à obtenir par laminage, l'une de ces mâchoires étant .immobile tandis que l'autre exécute un mouvement alternatif.
Dans ce
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dispositif, les pièces à usiner sont amenées, dans une des positions extrêmes des mâchoires de laminage, entre lesdi- tes mâchoires qui s'écartent l'une de l'autre, vers l'extré- mité d'introduction, d'une quantité correspondant au diamè- tre de la pièce à usiner, ce qui fait qu'au moment du dépla- cernent de la mâchoire de laminage mobile ladite pièce roule sur les deux surfaces de mâchoire et subit un refoulement de la matière, refoulement donnant le profil désiré du pas de vis et qui est sensiblement achevé après que la. périphé- rie de la pièce à usiner a exécuté un seul tour complet.
L'arrivée d'une nouvelle pièce à usiner s'effectue, dans ces dispositifs de laminage, dès que la mâchoire de laminage mobile est revenue dans sa position pour la réception de la pièce à .usiner.
Cette course de retour présente un inconvénient parce qu'elle constitue une course à vide donnant lieu à une perte de temps. Un autre inconvénient de ces disposi- tifs connus pour le laminage des filets de vis est que ce sont toujours les mêmes parties de mâchoires (parties qui se trouvent en avant ou parties d'attaque) qui exécutent l'opération de laminage proprement dite, ce qui fait que ces outils coûteux sont soumis à des efforts inégaux et qu'ils s'usent d'une manière inégale; d'autre part, on éprou. ve des difficultés considérables à régler exactement de telles mâchoires dans la machine et à retoucher ce réglage.
Etant donné, en outre, que le refoulement de la matière a lieu pratiquement pendant un tour unique de la pièce à usi- ner autour de son propre axe, il faut que le laminage soit exécuté en appliquant des pressions de trafil très élevées, pressions qui soumettent l'outil et toute la machine à des efforts considérables, qui les usent be'aucoup et qui dimi-
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nuent le diamètre des boulons filetés à établir pa.r lamina. ge.
La course de la mâchoire de laminage mobile est, malgré tout, relativement grande (étant donné que la pièce à usiner exécute, sur la. mâchoire de laminage immobile, un véritable roulement); il en est de même pour le déplacement linéaire de la pièce à usiner, étant donné que l'axe de la pièce à u- siner doit se déplacer d'une quantité correspondant à la pé- riphérie de ladite pièce lorsque celle-ci exécute un tour complet sur elle-même au cours de son roulement sur la mâ- choire de laminage immobile. Enfin, les filets obtenus avec des mâchoires de laminage droites sont défavorablement in- fluencés par les déformations des outils au moment de la trempe car il était impossible, jusqu'à ce jour, d'empêcher, par le meulage ou par d'autres moyens, ces déformations iné- vitables des outils.
C'est pour cette raison que l'on a déjà proposé de procéder au laminage du filet de vis au moyen de cylin- dres comportant sur leur périphérie, un profil pour le la- minage du filet, profil qui est l'inverse de celui des fi- lets à laminer et qui correspond à celui-ci en ce qui con- cerne le pas.
Lorsque l'on dispose de tels cylindres profi- lés pour le laminage de vis avec leurs axes parallèles de telle manière que les cylindres décrits par les diamètres des cercles primitifs déterminent une fente qui, dans la zô- ne la plus étroite, correspond au diamètre du cercle primi- tif du filet à laminer et que l'on actionne ces deux cylin- dres dans le même sens mais avec des vitesses périphériques différentes, une pièce brute introduite entre les deux cy- lindres peut rouler simultanément sur les deux profils de laminage, ce qui fait que le filet est laminé avec la pro- gressivité voulue.
Dans ce cas, il est'essentiel qu'au mo-
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ment où a lieu le premier contact de la pièce à usiner avec les deux cylindres ceux..ci aient exactement chaque dent en face d'un creux en ce qui concerne les parties de profil des cylindres pa.rticipant au premier contact car, dans le cas contraire, on ne pourrait pas obtenir un filet parfait.
Lors- que cette condition est remplie, on peut, pour des diamètres suffisamment grands des cylindres et pour une valeur conve- nable des vitesses périphériques des deux'cylindres en ques- tion, obtenir que la pièce à usiner roule plusieurs fois sur les deux périphéries de cylindres le long de la trajectoire linéaire relativement petite depuis sa position correspon- dant au premier contact jusqu'à la section de passage la plus étroite déterminée par le plan médian commun des deux cylindres, ce qui fait que le filet est réalisé progressi- vement et que les cylindres ne sont pas soumis à un effort excessif.
Cette continuité et cette progressivité du refou- lement de la matière sont, en effet, très désirables lors du laminage à froid des filets de via car, lorsque le refou- lement de la matière est trop brusque, il faut, dans certai- nes circonstances, passer du laminage à froid au laminage à chaud, ce dernier procédé ne permettant pas le maintien de tolérances aussi petites que le laminage à froid.
Mais, d'autre part, quoique de tels cylindres pour le laminage.des filets aient, en dehors de la possibilité de provoquer, par un roulement répété sur les périphéries de cylindres, le refoulement de la matière malgré un chemin de laminage linéaire relativement petit, encore l'avantage de ne nécessiter jama.is le renversement du sens du mouvement, leur utilisation dans la pratique n'a pas pu être poursuivie parce que l'on n'avait pas songé, jusqu'à ce jour, à cons- truire des machines de ce type pour le laminage du filet,
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de telle fa.çon que les deux cylindres en question puissent être assez souvent mis dans la position relative dans la- quelle leur profil pour le laminage des filets soit avec les dents en fa.ce des creux dans la position de mise en pla.ce de la pièce à usiner de manière que l'on puisse pra- tiquement procéder à une amenée continue et ininterrompue de pièces à usiner.
Conformément à la présente invention, on obvie à ces inconvénients par le fait que l'on prescrit des rap- ports numériques déterminés entre les diamètres et la forme des filets des cylindres et le diamètre primitif et le pas du filet à laminer, en même temps que l'on observe certains rapports dans la commande des cylindres et dans l'alimen- ta.tion en pièces à usiner.
Sur le dessin annexé, on a représenté schématique- ment l'objet de l'invention :
La figure 1 est une coupe médiane d'une machine à laminer les filets de vis, au moment du passage d'une pièce à usiner par le point le plus étroit entre les cy- lindres pour le laminage du filet;
La figure 2 en est une vue en plan.
Sur ces figures, on a désigné par a et b des cy- lindres pour le laminage des filets de vis, cylindres dont les axes sont rigoureusement parallèles et dont la rota- tion, dans le même sens, mais avec des vitesses périphéri- ques différentes, suivant la flèche p, est obtenue au moyen d'un mécanisme approprié quelconque, par exemple un engrenage Z, Za, Zbo On peut admettre, par exemple, qu'en raison du choix du rapport de multiplication dans le méca- nisme, la vitesse périphérique du cylindre b est plus gran- de que celle du cylindre a; pour le reste, les deux cylin-
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dres sont rigoureusement identiques.
Les deux axes parallèles des deux disques -cylin- dres a et b sont à une distance telle l'un de l'autre que l'écartement des cercles primitifs soit égal, au point de passage le plus étroit ménagé entre eux, au diamètre du cer- cle primitif du filet à laminer. Les périphéries des cylin- dres déterminent ainsi, de part et d'autre de la section de passage la plus étroite qui se trouve dans le plan médian commun des axes Ma et Mo des deux cylindres, une fente de laminage et de roulement, fente allant en s'élargissant.
Le boulon S qui doit être fileté par laminage comporte un diamètre extérieur au filet Ds, un diamètre au fond du filet dls, un diamètre de cercle primitif d2s et un pas hs. Sur leur périphérie, le cylindre a et b comporte des filets de laminage ga et gb dont le profil, vu en coupe médiane transversale axiale, correspond exactement à l'in- verse du profil des filets à laminer sur le boulon S et qui est en sens inverse de celui-ci. Autrement dit, si le file- tage du boulon S est avec pas à droite, les filetages ga et gb sont avec pas à gauche et inversement. On a désigné res- pectivement par Da et Db, par dla et dlb, par d2a et d2b, le diamètre extérieur du filet, le diamètre au fond du fi- let et le diamètre du cercle primitif des cylindres a et b pour le laminage des filets.
Ces diamètres sont rigoureuse- ment égaux dans les deux cylindres sur les figures 1 et 2 étant donné que l'on a admis que, dans l'exemple de réalisa- tion conforme à l'invention et illustré sur ces figures, le cylindre b tourne plus souvent par unité de temps que le cy- lindre a.
Conformément à l'invention, les diamètres des cercles primitifs des filets de laminage ga et gb, dès deux
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cylindres de laminage, sont des multiples du diamètre du cercle primitif d2s du filet à laminer sur le boulon; dans la forme de réalisation, conforme à l'invention, représen.. tée sur les figures 1 et 2, les diamètres en question sont tous deux un même multiple du diamètre précité.
Etant donné que le filet de laminage doit avoir le même pas que le filet à laminer, il résulte, par suite de l'obligation qu'entratne l'invention, (savoir que les diamètres des cercles primitifs des filets de laminage doivent être un multiple de celui du filet µ. laminer) que le nombre de filets de laminage et leur pas est également un multiple du nombre des filets à laminer et du pas de ces derniers, ce dont il faut tenir compte pour le rapport des diamètres des cercles primitifs.
Les pièces cylindriques qui ne sont pas encore tra- vaillées et dont le diamètre extérieur, sur la partie de leur longueur qui doit être pourvue d'un filetage, a. été ame- né à peu prèsau diamètre du cercle primitif du filet à la- miner sont amenées dans le sens de la flèche f, c'est-à-dire de telle manière qu'elles se meuvent, vers la section de passage la plus étroite, dans le même sens que la périphérie du cylindre voisin qui tourne le plus rapidement (dans le cas du dessin) dans le même sens que le cylindre b. Ces pié- ces sont acheminées par un guide approprié quelconque g et sont introduites séparément entre les cylindres a et b par un tiroir ou alimenteur e exécutant un mouvement de va-et- vient.
Le premier contact entre la. pièce à usiner et les cy- lindres a et b est déterminé par le plan A-A dans lequel a lieu le contact tangentiel avec les périphéries situées de part et d'autre. La pièce à usiner est alors immédiatement saisie par les cylindres sous l'action de coincement pro- duite entre ladite pièce et les périphéries des cylindres,
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la pièce en question passant, en tournant, à travers le passage le plus étroit en même temps que se trouvent lami- née les filets.
Afin que les cylindres puissent saisir et entrai- ner la pièce à usiner immédiatement au point susvisé, il est nécessaire que les périphéries des deux cylindres a et b délimitent, depuis le plan A-A où a lieu le premier con- taot jusqu'au plan Ma-Mb passant par la section de passage la plus étroite, une fente cunéiforme allant en diminuant doucement. Cette convergence progressive des parties envi- sagées des périphéries de cylindres est obtenue lorsque les diamètres des cercles primitifs des cylindres sont suf- fisamment grands.
Sur la figure 2, on a désigné par wl le chemin de laminage linéaire c'est-à-dire la trajectoire rectili- gne que parcourt l'axe de la pièce à usiner depuisson in- troduction correspondant à son premier contact avec le cy- lindre pour le laminage des filets jusqu'à la zône de lami- nage qui se trouve dans la section de passage la plus peti- te (plan Ma-Mb).
Il est vrai que ce trajet est relativement court mais il suffit, néanmoins, pour exécuter le filet par laminage avec la progressivité voulue et en faisant tourner plusieurs fois la pièce à usiner autour de son pro- pre axe, étant donné que la pièce à usiner (en raison de la différence des vitesses de rotation propre des cylin- dres de laminage a et b en contact avec la pièce en ques- tion et en raison du mouvement en sens inverse - à l'en- droit de la fente de passage - des cylindres tournant dans le même sens) peut exécuter une rotation complète en même temps qu'un déplacement linéaire de son axe, déplacement linéaire bien plus petit que lorsque la pièce à usiner est
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roulée au moyen d'un outil de laminage exécutant un mou- verrent alternatif sur un outil de laminage immobile.
Le mouvement général d'avance est, par conséquent, détermi- né par la vitesse périphérique, dans le sens de laminage, du cylindre b qui tourne le plus rapidement; étant donné, comme le montrent les figures 1 et 2, que le cylindre b, tournant à droite, comporte, sur sa portion de périphérie, en contact avec la pièce à usiner, une composante direo-' tive qui, sur le dessin, est dirigée vers le haut, la piè- ce à usiner continue à être déplacée automatiquement dans le sens de la flèche f c'est-à-dire vers le plan Ma-Mb en même temps que ladite pièce tourne sur son axe propre, ceci malgré l'action qu'exerce le cylindre a, tournant plus lentement, contre ce mouvement de translation.
La valeur du mouvement d'avance linéaire, dans le sens de la flèche f, est déterminée, pour chaque tour complet sur les deux cylindres, par la différence des vitesses périphé- riques desdits cylindres et elle peut, par conséquent, être maintenue à une valeur appropriée choisie. La diffé- rence de ces vitesses périphériques détermine, d'autre part, en combinaison avec le rapport des diamètres des cylindres au diamètre du filet laminé, le nombre de tours de la pièce à usiner autour de son propre axe pendant qu'elle parcourt le trajet wl et, par conséquent, la pro- gressivité du laminage des filets dans la fente qui se resserre progressivement.
Après le passage à travers la plus petite sec- tion de laminage, c'est-à-dire par le plan Ma-Mb, le fi- let est complètement laminé. La pièce à usiner reste en- core en contact lâche avec les deux cylindres a et b sans, toutefois, être tra.vaillée par eux. C'est, au plus tard,
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après le passage par le plan B-B dans lequel a lieu, du côté de la sortie, un contact tangentiel entre les péri- phéries de la pièce à usiner et du filet des cylindres, c'est-à-dire après que l'axe de la pièce à usiner à par- couru la course linéaire de sortie w2 (figure 2) que cesse tout contact avec les cylindres et que le boulon fileté tombe ;
jusqu'à ce point, ce boulon est, toutefois, soutenu a par les deux c8tés des cylindres et b ce qui fait que l'on peut prévoir, de part et d'autre du point de sortie, des guides h qui acheminent la marchandise achevée et prête à être expédiée dans un dispositif collecteur, dans un appa- reil empaqueteur, vers un point d'utilisation ou dans un poste de finissage ou dans un dispositif de calibrage, par exemple.
Afin que le dispositif de laminage puisse travail. ler, les deux cylindres a et b doivent, au moment du pre- mier contact au point A-A avec la pièce brute à usiner, c'est-à-dire au commencement du trajet de laminage wl, être disposés de telle manière que leurs profils de laminage aient, dans le plan, A-A, les "dents de laminage" en face des "creux de laminage". Cette position relative de la pé- riphérie des deux cylindres a et b peut, à chaque tour des cylindres et en raison du grand nombre de filets que por- tent les cylindres, se répéter plusieurs fois, savoir, pour chaque cylindre, autant de fois que celui-ci comporte de filets.
Si l'on désigne par N, d'une manière très géné- rale, le nombre des filets de laminage et notamment par Na et Nb les nombres des filets des cylindres a et b, la position correcte de début se répète (après que les deux cylindres ont été une première fois mis correctement en place l'un par rapport à l'autre) chaque fois que les cy-
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lindres ont respectivement exécuté, entre deux positions succesives d'introduction de pièces à usiner, des rotations partielles égales respectivement à x et y, x et repré-
Na Nb sentant des nombres entiers quelconques. Dans le cas particulier où Na = Nb= N, il faut. en outre, que y soit plus grand que x afin que l'opération de laminage décrite précédemment puisse avoir lieu.
Les valeurs effectives de x et de y sont déterminées,, lors de la mise en oeuvre de la présente invention, par la nécessite d'amener les piè- ces à usiner aussi rapidement que possible et d'une maniè- re ininterrompue dans la machine, mais de telle manière, toutefois, que lesdites pièces ne se gênent pas les unes les autres au cours de leur passage dans la machine en ques- tion ; les valeurs susvisées se déduisent, par conséquent, des rapports envisagés entre les diamètres des cercles pri- mitifs des filets de laminage et le diamètre du cercle pri- mitif du filet à laminer et suivant la vitesse de commande des deux cylindres.
Si l'on utilise, par exemple, des cy- lindres pour le laminage des filets, cylindres dont les dia- mètres des cercles primitifs, dont le pas et dont le nombre. de filets sont égaux à dix-huit fois ceux du boulon à la- miner, la machine se trouve prte à recevoir une pièce à usiner chaque fois que chacun des cylindres a et b a tour- né d'un (ou de plusieurs) dix-huitième de la périphérie.
Il en résulte que la continuité de l'amenée des pièces à usiner dépend également de l'observation d'un rapport de multiplication bien déterminé des cylindres a et b, en ce sens que chacun de ces cylindres doit tourner, entre cha- cune des positions successives pour la réception des piè- ces à usiner, d'un angle (ou de plusieurs fois la valeur de cet angle) délimité dans un plan perpendiculaire à l'axe
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du cylindre de laminage par des points identiques des fi- lets de laminage successifs; le nombre de ces écartements angulaires, dans le cas du mode de réalisation représen- té sur les figures 1 et 2, doit toujours être plus grand pour le cylindre b que pour le cylindre a.
Lorsque les pièces à usiner doivent être ame- nées automatiquement à la machine (comme cela se conçoit d'ailleurs pour la mise en oeuvre pratique de l'invention) il faut également qu'il existe, entre la course de l'ali- menteur e exécutant un mouvement de va-et-vient et ame- nant les pièces à usiner et le mouvement de rotation des deux cylindres a et b, un rapport bien déterminé dans le temps et dans l'espace, rapport qui peut être assuré en commandant desmodromiquement le mouvement d'amenée en question par le mécanisme de commande des cylindres a ou b, c'est-à-dire en s'arrangeant pour que la mise en posi- tion de chaque pièce à usiner contre les deux cylindres a et b dans le plan A-A ait toujours lieu au moment pré- cis où les filets de laminage des deux cylindres se trou- vent en face des creux.
Les moyens pour réaliser cette commande de l'alimenteur e peuvent être d'un type connu ou quelconque et ne constituent pas l'objet de l'inven- tion ; c'est pour cette raison qu'on ne l'a pas représenté sur le dessin. La commande du mécanisme d'amenée e est, par conséquent, à organiser (en ce qui concerne le nom- bre des mouvements de va-et-vient pour chaque tour des cylindres) de telle manière que les différentes pièces à usiner soient amenées en rangs aussi serrés que possible mais de faon, toutefois, que leurs têtes ne puissent pas se toucher.et qu'elles soient amenées dans les cylindres @ chaque fois que ceux-ci sont dans une positio correcte.
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Il est préférable d'organiser les mouvements des cylindres de laminage,) mouvements qui s'effectuent entre deux amenées successives de pièces à usiner, de façon que les nombres x et y des rotations x et y soient, Na Nb il est vrai, des nombres entiers mais non pas des multi- ples de N. On obtient ainsi le résultat que les points de contact A sur les deux cylindres se déplacent pas à pas sur la périphérie des cylindres et que les pièces à usiner sont amenées successivement sur tous les points de la pé- riphérie des cylindres, points que l'on peut envisager pour un réglage de la périphérie des deux cylindres en vue de l'introduction des pièces à usiner.
Etant donné que, dans la pratique, la portion de périphérie de chaque cylindre qui contribue à faire décrire à la pièce à usiner le che- min de laminage wl est toujours plus grande que 1 de la
N périphérie totale du cylindre, il en résulte (et par suite également du laminage progressif du filet de laminage dans la pièce à usiner) que les parties de périphérie qui con- tribuent chaque fois au travail de laminage se recoupent mutuellement, ce qui fait que l'on obtient une distribu- tion uniforme des efforts dans l'outil de laminage.
Conformément à l'invention, on peut donc travail- ler pratiquement, d'une manière continue, c'est-à-dire sans marche à vide, des outils de laminage. Etant donné que ces outils ont eux-mêmes la forme d'une vis, on peut les éta- blir commodément et les rectifier à la meule par des moyens connus après la trempe pour leur donner la précision néces- saire. Dans le cas d'une usure éventuelle des cylindres, on peut retoucher commodément, le réglage desdits cylindres par leur déplacement parallèle sur leurs axes par des moyens simples et obtenir, malgré tout, une très grande précision.
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Le guide h, qui se trouve vers la sortie dé la machine, de part et d'autre du chemin de laminage linéai re (guide sur lequel, lorsque l'on lamine des vis à tête, celles-ci sortent de la machine en glissant par leur tête sur la face supérieure du rail de guidage) est très im- portant pour le rendement et l'automatisme de l'ensemble du dispositif de laminage parce que les boulons laminés se déplacent en conservant leur position et l'ordre dans lequel ils ont été amenés raisons pour lesquelles ils peuvent, conformément aux règles de travail continu, être amenés dans des dispositifs d'empaquetage ou dans d'autres dispositifs appropriés.