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Procédé pour la fabrication de pièces à usiner présentant des ------------------------------------------------------------- rainures, symétriques axialement
L'objet de la présente invention se rapporte à la fabri- cation de pièces à usiner symétriques axialement, qui trouvent emploi en tant que produit fini, par exemple comme taraud, alésoirs, fraises à queue, ou analogue, ou comme arbres et axes rainures ou comme pièces dé forme en barres à section axiale symétrique ou des pièces analogues
Jusqu'à présent, dans la plupart des cas, la fabrication de ces pièces de forme rainurées eut lieu de façon connue depuis longtemps, c'est à dire par forgeage et fraisage. A titre d'exemple, pour un taraud on a généralement d'abord forgé le profil extérieur. Ensuite, on a fraisé les rainures et taillé le filet.
Mais on emploie aussi le procédé inverse, c'est à dire d'abord la taille du filet et ensuite le fraisage des rainures. Dans tous les cas, pour ces procédés on abîme la fibre forgée. Mais lorsqu'il s'agit pour ces outils d'une rainure hélicoïde ayant un pas très grand, alors cet incon- vénient est accentué, car la structure des fibres de la pièce de forme est directement attaquée.
C'est pourquoi, pour éviter ce dernier inconvénient, lorsque les rainures sont en forme d'hélice, on a d'abord taillé ces rainures parallèlement à l'axe, et ensuite tordu la tige et donc aussi les saillies entre les rainures grâce à la chaleur de ;forgeage, de telle sorte qu'une taille des fibres de la pièce de forme ne fut plus nécessaire. Mais
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ce procédé implique l'inconvénient que les fibres les plus éloignées de l'axe central de la pièce de forme sont tendues, de telle sorte que les arêtes taillantes du futur filet sont allongées, ce qui provoque une surcharge sur ces dernières cas @ pouvant dans certains/provoquer des fissures.
Pour éviter ces inconvénients, on a déjà proposé, pour la fabrication de rainures, spécialement de rainures hélicoï- des o'effectuer un estampage double et d'effectuer d'abord un profilage partiel et ensuite le profilage fini dans une secon- de matrice. Ici on trouve en général les inconvénients de l'étampe, l'estampage coûteux double, et d'autres inconvénients inhérents a ce procédé.
On connaît aussi le procédé de fabrication ou ae travail de pièces de forme à rainures droites en utilisant des outils en forme de pilons qui sont distribués sur le pourtour de la pièce à distances régulières, et qui exécutent des mouve- ments alternatifs en direction radiale par rapport à la pièce, une série de pilons servant uniquement a la formation des rai- nures et une autre série de pilons employée au cours du procé- dé servant a estamper le filet pour un taraud dans les espaces compris entre les rainures ainsi formées. Les deux séries de pilons fonctionnent alternativement, c'est a dire si une série de pilons, par exemple la série servant au rainurage, se rap- proche de la pièce, l'autre série, celle servant à l'estampa- ge du filet, s'en écarte.
Cette machine ou dispositif travaille exclusivement la pièce à froid, car la chaleur de forgeage ne permettrait pas l'estampage du filet. En outre, la longueur des pilons doit être exactement égale à la longueur du pas du filet, car un ddéplacement de l'outil sous les pilons est exclu. Pour la même raison, il faut éviter par tous les moyens un allonge- ment de la pièce, car dans le cas contraire il serait impossi- ble d'estamper des pas de filet. Mais on sait que chaque travail transversal d'un outil est lié par des lois détermi-
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nées à un allongement, de telle sorte qu'il en résulte l'in- convénient, que si simultanément au travail des pilons on ne prend pas des précautions pour empêcher cet allongement, il n'y a pas moyen a'estamper le filet.
A cela une autre proposition non plus n'apporte pas de modifications, consistant non en un mouvement alternatif de la série des pilons mais d'appliquer ceux-ci, qui se.carac- térisent par une forme spéciale des têtes avec des flans en forme de secteurs, sur la pièce suivant une longueur limitée, car ici aussi l'allongement ou l'étirage de la pièce est un empêchement absolu pour l'estampage des pas du filet.
Les deux derniers procédés cités présentent encore un autre inconvénient considérable, car on ne peut même pas former les rainures à l'aide d'outils à grand rendement, abstraction faite de l'impossibilité de travailler à froid par l'estampa- ge ou le forgeage, l'acier rapide moderne.
La présente invention se rapporte à un nouveau procédé, qui, quoique se servant, pour donner la forme des rainures, du principe des pilons à mouvement alternatif radial, travail- le toutefois de façon complètement différente. Avant tout, l'ébauchage du profil, respectivement de la forme du profil de la pièce, est exécuté complètement simultanément et de fa- çon synchrone sur tout le pourtour de la pièce, c'est à dire lors de la formation des rainures, les espaces compris entre ces rainures ne peuvent pas s'élever à une hauteur indétermi- née mais ces espaces sont déjà soumis, lors de l'ébauchage, à une limitation périphérique lors du travail sans pas d'hé- lice. Le forgeage même a lieu à chaud, de telle sorte que la matière peut, de toute façon, être soumise à un ébauchage.
Une autre caractéristique importante consiste encore en ce que, lors du fagonnage, une déformation de la matière a lieu en direction axiale et radiale, c'est à dire qu'on obtient l'a- vantage, que la forme finale est déjà obtenue à la périphérie, avant que les saillies comprises entre les rainures sont
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munies de profils spéciaux. Mais le nouveau procédé permet surtout de conférer à la pièce pendant le tra.vail un mouve- ment progressif axial et un mouvement de rotation, par les- quels on peut aussi obtenir des rainures en forme d'hélice, a'une façon relativement simple et sans machines spéciales.
Cela permet de supprimer toutes les mesures exceptionnelles, qui ont été citées plus haut, comme particulierement la tor- sion de corps rainurés droits après l'obtention des rainures à l'aide de procédés de torsion.
Il s'agit encore de faire remarquer qu'en utilisant une autre caractéristique de l'invention, c'est à dire le choix libre d'un diamètre d'origine, qui est compris entre celui du profil final avec supplément de taillage et la sec- tion transversale de la barre, on peut obtenir le résultat que le profil est exact pour les rainures, l'espace compris entre celles-ci présentant un supplément de matière pour la rectification.
On va maintenant décrire brièvement le procédé à l'aide du dessin. Ce dessins représente schématiquement une vue longitudinale d'une pièce de forme pour un taraud.
Le taraud se compose, comme on le sait, d'une tige 1 d'un diamètre a et d'un élément principal muni d'un filet 2 présentant des rainures droites 4 ou des rainures hélicoïda- les 4a, d'un diamètre b, et finalement d'une pièce antérieure conique 5. Au lieu d'une tige cylindrique on peut aussi trou- ver une tige conique7dont le grand diamètre c est situé à la base de la tige.
Conformément à l'invention, le procédé est exécuté de telle manière, que d'abord une première ébauche en forme de tige, ayant un diamètre et une longueur qui correspondent à peu près à la forme finale, et qui tient compte de l'allonge- ment, est chauffée pour le forgeage. Cette pièce à usiner est maintenant formée dans un dispositif,qui ne fait pas l'objet de la présente invention, par forgeage rapide à grand nombre
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de frappes, de telle sorte que de la matière de la première ébauche, grâce à la formation des rainures, on obtient les espaces en saillie la compris entre ces rainures. Au cours de cette opération, on obtient la forme de ces saillies, et non seulement leur ébauche, et la forme des rainures, cette opération étant complètement synchronisée.
Conformément à l'invention, le travail avance le long de la pièce à usiner, et un déplacement de la matière a lieu en direction périphé- rique et en direction axiale. On transforme donc exactement et avec précision la pièce originale du diamètre donné a en la pièce finie de dianètre b avec le supplément pour le taillage ou la rectification. Le diamètre b peut être supé- rieur ou inférieur au diamètre a. La précision obtenue en respectant scrupuleusement la forme déplacée et les dimensions est tellement grande, que le produit final présente unique- ment un supplément de taillage ou de rectification de quelques centièmes de mm..et on obtient les dimensions exactes grâce à l'une ou les deux opérations précitées.
La formation des rainures peut donc,' grâce à ce procédé, avec l'aide du travail progressif, avoir lieu suivant des axes droits et aussi'suivant des hélices à pas très grands, sans qu'il en résulte des difficultés quelconques, ou qu'il faille transformer la machine ou le dispositif, qui n'est'pas décrit en détail ici, et sans devoir modifier le procédé lui- même.
C'est seulement après ce façonnage de la pièce, lorsque l'on veut par exemple obtenir un taraud, que l'on façonne le filet, que l'on taille les flans du filet, que l'on trempe, etc. Mais ces opérations supplémentaires ne font plus l'ob- jet de la présente invention. Si la tige de l'outil est une tige conique,.alors-le plus grand diamètre c est le diamètre original, pour le façonnage de la pièce à usiner, les rainures étant gravées sur le diamètre terminal.