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Fabrication d'écrous.
La présente invention concerne la fabrication d'écrous' et d'objets métalliques analogues, et son but principal vise à fournir une nouvelle méthode de fabrication d'écrous dans laquelle un minimum de matiere est perdu comme déchet et dans laquelle un taux rapide de production peut être maintenu avec un minimum, d'usure et de rupture des outils.
Un autre but de l'invention est de fournir une nouvelle méthode de production d'écrous et d'objets analogues par travail à froid, dans laquelle une cavité de centrage est formée dans une extrémité d'une ébauche et, dans une opération subséquente, l'ébauche est dilatée et façonnée dans la cavité
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d'une matrice polygonale par un percement partiel de l'ébauche au moyen d'un poinçon s'engageant dans cette cavité de centrage.
Un autre but encore de l'invention est de fournir une nouvelle méthode de production d'écrous dans laquelle une cavité de centrage est formée dans une extrémité d'une ébauche au cours d'une opération initiale et on perce ensuite l'ébauche pendant une seconde opération, par un poinçon s'engageant dans cette cavité de centrage, et dans la même opération on forme une cavité de centrage dans l'autre extrémité de l'ébauche qui doit venir en prise avec le poinçon au cours d'une troisième opération sur l'ébauche.
Un autre but de l'invention est de fournir une nouvelle méthode de fabrication d'écrous ou d'objets analogues, comprenant les caractéristiques consistant à poinçonner une ouverture axiale à travers une ébauche et à dilater et à façonner en même temps l'ébauche dans une cavité de matrice polygonale, et à utiliser la pression axiale exeréée sur l'ébauche par le poin- çon pour former une couronne ou un chanfrein à une extrémité de l'ébauche.
Un autre but encore de l'invention est de fournir une nouvelle méthode de fabrication d'écrous ou d'objets analogues dans laquelle une ébauche de section transversale sensiblement circulaire est percée et dilatée et ainsi mise sous la forme polygonale, par refoulement dans l'ébauche d'un poinçon conique à pointe aigu% tandis que le métal de l'ébauche est libre de s'écouler au moins dans une direction.
D'autres buts et avantages de l'invention résulteront de la description donnée ci-dessous conjointement avec les dessins annexés dans lesquels:
Les fig. 1 à 5 sont des coupes prises respectivement dans des paires ou dès séries d'outils d'estampage qui peuvent être employées pour la mise en pratique de la nouvelle méthode.
La fig. 6 est une vue en bout de l'ébauche résultant de la première opération de la méthode.
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La fig. 7 est une coupe longitudinale dans l'ébauche.
La fig. 8 est une vue en bout de l'ébauche résultant. de la seconde opération.
La fig. 9 est une coupe longitudinale correspondante.
La fig. 10 est une vue en bout de l'ébauche produite pendant la troisième opération.
La fig. II est une coupe longitudinale de cette ébauche.
La fig. 12 est une vue en bout de l'ébauche résultant de la quatrième opération.
La fig. 13 est une coupe longitudinale correspondante.
Les fig. 14 et 15 sont une vue en bout et en élévation respectivement, montrant l'ébauche après la cinquième opération et prête à être taraudée.
Dans la mise en pratique de la méthode faisant l'objet de la présente invention, on comprendra que des ébauches destinées à être traitées sont produites par découpage de sections successives de l'extrémité d'une barre ou d'une tige de métal ap- proprié, de préférence de section transversale ronde parce que celle-ci s'obtient facilement avec le minimum de dépense.
Les sections découpées de cette barre ont une longueur telle qu'elles fournissent une quantité de métal légèrement en excès du métal contenu dans l'ébauche terminée. On trouve généralement qu'en découpant successivement ces sections relativement courtes de l'extrémité d'une barre de matière, on obtient des ébauches habituellement distordues dans une certaine mesure pen. dant l'opération de découpage. Pour obtenir de meilleurs résultats dans l'emploi de la' présente méthode, on trouve désirable de redresser ou de mettre d'équerre ces ébauches et ceci est réalisé dans la première opération exécutée sur celles-ci, dans la quelle on forme également une cavité de centrage dans une extrémité de chaque ébauche, dans un but qui sera décrit ci-après.
On a représenté à la fig. I une série ou une paire d'ou-
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tils convenant pour réaliser la première opération de la présente méthode et qui peut être une série d'une rangée ou d'un groupe de séries d'outils. Cette première série peut consister en une matrice 12 ayant une cavité 13 sensiblement cylindrique et en un poinçon sensiblement cylindrique 14 en alignement avec cette cavité et destinée à pénétrer dans l'extrémité ouverte de celle-ci. La matrice 12, de même que les matrices correspon- dahtes des autres séries, peut être supportée de façon appropriée par exemple par le fait qu'elle est retenue à frottement doux dans une cavité d'un bloc à matrices 15 qui peut être monté sur le châssis d'un façonneur ou d'une autre machine de fabrication.
Comme le comprendront facilement les personnes du métier, le poinçon 14 et les poinçons correspondants des autres séries peuvent être portés par un support approprié qui est à son tour relié à l'organe en mouvement de va et vient ou au chariot de la machine.
Comme on l'a représenté aux dessins, l'extrémité externe du poinçon 14 est pourvue d'une surface sensiblement plate 17 pour venir en prise avec une extrémité de l'ébauche 18 qui est reçue dans la cavité 13 de la matrice. Cette cavité est formée comme une poche dans la matrice 12 dans la quelle les ébauches 18 peuvent être transportées ou amenées successivement, entre les courses du poinçon 14, par un dispositif de transfert ou un mécanisme d'alimentation approprié. Le fond de la cavité 13 de la matrice est formé en partie par l'extrémité de la broche d'expulsion 19 qui agit pour éjecter les ébauches de la matrice.
Suivant la présente invention, l'extrémité de la broche d'expulsion 19 forme une saillie relativement forte de forme conique 20 qui s'étend dans la cavité 13 de la matrice, et pendant l'opération de mise d'équerre et de redressement exécutée par la matrice et le poinçon, cette saillie est refoulée dans l'extrémité interne de l'ébauche pour former dans celle-ci une
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cavité de centrage 21.
Pendant l'opération exécutée par les organes de poinçonnage 12 et 14, l'ébauche 18 est soumise à une pression axiale dans la cavité 13, pression qui ne provoque pas seulement la formation de la cavité de centrage 21 mais oblige les faces d'extrémité 22 et 23 de l'ébauche à devenir plates et à se mettre d'équerre par rapport à l'axe de l'ébauche.Outre ceci, les ébauches sont légèrement déformées et mises sous dimensions dans la cavité 13 de la matrice de façon que toutes les ébauches envoyées aux stations suivantes aient le même diamètre extérieur.
Les ébauches provenant de la première opération ont la forme représentée aux fig. 6 et 7 où l'on peut remarquer que l'ébauche possède la cavité de centrage 21 dans une de ses extré- mités.Lorsque ces ébauches sont débitées en venant de la cavité de matrice 13, elles sont transférées dans une station suivante, par exemple au moyen d'un mécanisme approprié de transfert ou d'alimentation, et pendant ce transfert, l'ébauche est retournée de façon que la cavité de centrage 21 puisse coopérer avec un poinçon de percement employé dans l'opération suivante.
La seconde opération est une opération de façonnage dans laquelle l'ébauche est dilatée ou déformée:par un percement partiel de celle-ci, comme le montre la fig. 2. La seconde opération peut être effectuée par l'emploi d'une matrice 25, semblable à la matrice 12 mais ayant une cavité 26 de section transversale polygonale, dans le cas présent hexagonale. Un poinçon 27 de section transversale circulaire est porté par le support et est en alignement avec la cavité 26 de la matrice pour agir sur l'ébauche 28 reçue dans celle-ci. Cette cavité de matrice est également sous la forme d'une poche ou d'un renfoncement dont la paroi d'extrémité est formée en partie par l'extrémité externe d'une broche d'expulsion 29.
La cavité est de préférence de dimension telle que la distance entre deux faces plates opposées de l'hexagone est plus grande de quelques millièmes de pouce que le diamètre de l'ébauche 18, de sorte
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que les ébauches résultant de la première opération passent facilement dans la cavité pour la seconde opération et sont sensiblement centrées par rapporta, l'axe de la matrice par contact avec les faces plates de la cavité. L'extrémité externe de la broche d'expulsion 29 possède une saillie relativement forte 30 en forme de cône, qui s'étend dans la cavité 26 de la matrice et forme un renfoncement de centrage 31 dans l'extrémité interne de l'ébauche 28, pour servir dans l'opération suivante effectuée sur l'ébauche.
Dans la seconde opération, l'ébauche 28 est partiellement percée et ainsi dilatée ou déformée dans la cavité polygonale 26 de la matrice. Pour effectuer ce percement et cette dilatation de l'ébauche, on utilise un poinçon 27 avec une partie allant en s'amincissant 32, ayant une pointe 33 relativement forte en forme de cône. Lorsque le poinçon 27 est refoulé dans l'ébauche, la matière de celle-ci est déplacée latéralement pour dilater ou déformer l'ébauche dans la cavité polygonale 26 de la matrice. Il est à remarquer toutefois que parce que la cavité de la matrice est ouverte à son extrémité externe pendant cette opération, le métal de l'ébauche n'est pas enfermé, mais est libre de s'écouler dans la direction de l'axe du poinçon, ce qui évite que des pressions excessives soient produites dans les outils.
La dilatation ou la déformation de l'ébauche dans la cavité des matrices 26 fait que l'ébauche est grossièrement façonnée à la section transversale polygonale de la cavité de la matrice. Dans, le présent exemple, la cavité de matrice 26 étant de forme hexagonale, l'ébauche 28 prend grossièrement la forme d'un hexagone, comme le montrent les fige 8 et 9, hexagone dans lequel les coins ne sont pas nettement remplis.
Les ébauches 28 telles qu'elles sortent de la seconde opération sont transférées à une station suivante où elles sont soumises à une nouvelle opération de façonnage par une matrice 35 et un poinçon 36 coopérant avec celle-ci comme 1e
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montre la fig. 3. La matrice 35 comporte une cavité 37 qui est de section transversale hexagonale et d'une dimension pour re- cevoir librement les ébauches. Lors du débit des ébauches vers cette cavité de matrice 37, les ébauches sont retournées de façon que la cavité de centrage 31 se trouve vers l'extrémité externe de la cavité de matrice et vienne en prise avec les poinçons 36.
La cavité de matrice 37 a également la forme d'un renfonce- ment ou d'une poche qui est ouvert à son extrémité externe et' est fermé en partie à son extrémité interne par une broche d'ex- pulsion creuse 38. L'extrémité interne de la cavité de matrice est également pourvue d'une partie biseautée 39 qui forme un chanfrein 39'sur l'extrémité interne de l'ébauche 40. Le poin- çon 36 est de préférence construit avec une partie cylindrique 41 près de son extrémité, partie qui est terminée par une pointe relativement aiguë 42 en forme de cône. La partie cy- lindrique 41 est portée par la petite extrémité d'une partie conique 43 à laquelle elle se raccorde et qui est portée à son tour par une tige cylindrique 44.
Cette tige est de plus grand diamètre que la grande extrémité de la partie conique 43 de sorte qu'un .,épaulement annulaire 45 est fourni pour agir' sur l'extrémité externe de l'ébauche 40. Comme le montrent les dessins, l'extrémité externe de la broche d'expulsion 38 est de préférence pourvue d'une partie biseautée 46 qui s'avance dans la cavité de matrice 37. La broche d'expulsion 38 est pourvué d'une ouverture 47 qui, à proximitié de la cavité 37 de la matrice, est de dimension pour recevoir la partie extrê- me cylindrique 41 du poinçon 36.
Dans l'opération de façonnage exécutée par la matrice 35 et le poinçon 36, la partie 41 du poinçon forme une ouverture axiale à travers l'ébauche en reliant la cavité de centrage 31 à la cavité formée par le poinçon de percement 27. Ceci est réalisé par un cisaillement ou un déplacement d'au moins une
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partie de la cloison intcrmédiaire de métal sous la forme d'un tronçon 50 qui tombe de la matrice 35 à travers l'ouverture 47 de la broche d'expulsion. Pendant ou immédiatement après le déplacement du tronçon 50, la partie conique 43 du poinçon 36 est refoulée dans l'ouverture axiale pour dilater ainsi l'ébauche et la façonner davantage dans la cavité polygonale 37 de la matrice.
Lorsque le poinçon achève sa course vers l'intérieur, l'épaulement 45 vient en prise avec l'extrémité externe de l'ébauche et exerce une pression axiale sur celleci. La pression axiale exercée sur l'ébauche, soit par le poinçonnage et la dilatation de l'ouverture axiale, soit par l'épaulement 45, soit par les deux à la fois, oblige la partie biseautée de l'extrémité interne de la cavité de matrice à former le chanfrein 39' sur l'ébauche. Cette pression axiale oblige également la saillie biseautée 46 de la broche d'expulsion à former un biseau correspondant ou un chanfrein 46' à l'extrémité de l'ouverture axiale de l'ébauche.
Les ébauches sortant de la troisième opération de façonnage ont la forme représentée aux fig. 10 et II, où l'on peut voir que dans cette phase, l'ébauche a une ouverture axiale conique pourvue d'un biseau 46' à une de ses extrémités. Dans cette phase du procédé, le chanfrein 39' tel qu'il est produit dans la seconde opération de façonnage a de préférence un angle plus fort que ce n'est désirable dans l'ébauche terminée, mais on voit que l'angle de ce chanfrein est aplati pendant l'opération suivante.
Les ébauches débitées de la troisième opération de façonnage sont transférées vers une station suivante dans laquelle se complète le façonnage de l'extérieur de l'ébauche. Cette opération subséquente de.façonnage peut être réalisée, comme le montre la fig. 4, dans la cavité ou le renfoncement hexagonal 52 de la matrice 53 sous l'action d'un poinçon hexagonal 54, qui ferme sensiblement l'extrémité externe de la cavité de la matrice. L'extrémité ex interne de la cavité de la ma-
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trice 52 est fermée en partie par une broche d'expulsion 55 et possède une cavité 56 à épauelement circulaire qui forme une fa- ce à rondelle correspondante 56' sur une extrémité de l'ébau- che 57.
L'extrémité externe de la broche d'expulsion 55 est pourvue d'une saillie biseautée 58 qui s'étend-en partie dans la cavité de la matrice et agit sur l'ébauche pour former un biseau correspondant 58' à une extrémité de l'ouverture axiale de l'ébauche. Le poncon 54 est pourvu à son extrémité d'une saillie cylindrique 59 qui s'étend en partie dans l'ouverture axiale de l'ébauche lorsque le poinçon vient en prise avec celle-ci. Près du prolongement 59, le poinçon est pourvu d'un épaulement annulaire biseauté 60 qui agit sur l'extrémité ex- terne de l'ébauche pour former un biseau correspondant 60' à l'extrémité externe de l'ouverture axiale.
Pendant cette nouvelle phase de façonnage, l'ébauche 57 est soumise à une pression axiale par le poinçon 54 et est ainsi façonnée de façon exacte dans la cavité de la matrice jusqu'à la forme représentée aux fig. 12 et !3 où l'on voit sont que les coins de 1'hexagone/nettement remplis. Pendant cette opération, le poinçon 54 ferme sensiblement l'extrémité externe de la cavité de matrice 52 et le métal de l'ébauche est sensi- blement enfermé dans la cavité de matrice de façon que tout métal en excès doit s'écouler dans l'ouverture axiale de l'é- bauche.
La partie plate de l'extrémité du poinçon 54, entourant l'épaulement biseauté 60, agit sur l'extrémité externe de l'é- bauche et aplatit celle-ci, ce qui change l'angle du chanfrein 39' préalablement formé en un angle relativement plus plat, désiré sur l'ébauche terminée représentée à la fig. 15.
Les ébauches débitées par la matrice 53 sont transférées dans une station suivante dans la quelle l'ouverture axiale de l'ébauche est mise sous dimension par poinçonnage ou élimina- tion du métal en excès. Cette opération peut être exécutée, comme le montre la fig. 5, par l'emploi d'une matrice 62 ayant une ouverture hexagonale 63, d'une dimension convenable pour
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recevoir l'ébauche 57, et d'un poinçon 64 comportant une partie cylindrique 65 d'une dimension convenable pour produire une ouverture de taraudage 65' de la dimension désirée. Avec la matrice 62 et le poinçon 64 coopère une broche d'expulsion creuse 66 qui rencontre et supporte l'extrémité interne de l'ébauche et agit comme enclume ou organe d'appui pour le poinçon.
Les ébarbures détachées de l'ouverture axiale de l'ébauche par le poinçon 65 tombent de la matrice à travers le passage 67 de la broche d'expulsion.
R e v e n d i c a t i o n s .
-o-o-o-o-o-o-o-o-o-o-oI/ Procédé de fabrication d'écrous, caractérisé en ce que d'abord les faces d'extrémité d'une ébauche sont mises d'équerre par l'application d'une pression sur celles-ci dans une cavité de matrice sensiblement cylindrique, tandis que dans la même opération, une cavité de centrage est formée dans la face d'extrémité interne de l'ébauche, ensuite l'ébauche est transférée dans une cavité de matrice polygonale avec les extrémités de l'ébauche renversées, puis dans une opération subséquente, l'ébauche est partiellement percée par un poinçon s'engageant dans la cavité de centrage et dilatant ainsi l'ébauche dans la cavité de matrice polygonale.