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Procédé et dispositif pour l'usinage à la machine de pièces ----------------------------------------------------------sans formation de copeaux spécialement des pièces symétriques axialement ----------
L'usinage des pièces, spécialement à section circulaire, comme les arbres, axes, etc. joue un rôle considérable dans la fabrication. En général pour l'obtention d'une section déterminée on adopte l'usinage par enlèvement de copeaux, la pièce étant serrée dans un tour d'espèce et de puissance dé- terminées, et où elle est soumise à l'action d'outils qui en- lèvent des copeaux.
Ce mode d'usinage présente l'inconvénient du fractionnement en copeaux de la matière qui doit être en- levée, et ainsi la rupture de certaines fibres qui ont souvent une importance pour la résistance, et de la longue durée, du travail pour les formes complïquées. Un autre mode d'usinage employé dans certains cas est le forgeage, en utilisant des matrices. Dans ce cas, le moule négatif de la matrice est utilisé pour presser la pièce, tout en conservant toute la matière, d'un premier moule dans le moule définitif corres- pondant à la matrice, et cela a lieu par une frappe ou un très petit nombre de frappes. Cet usinage est un travail à la forge pur ou un estampage à l'aide de matrices de diffé- rentes espèces.
Vu l'impossibilité d'exécuter ce procédé pour obtenir des pièces finales aux dimensions exactes, il faut après avoir enlevé la bavure encore exécuter un usinage au moyen d'outils de coupe qui enlèvent des copeaux. A cause
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des matrices, l'estampage est une opération coûteuse, qui présente, en outre, l'inconvénient d'une grande exigence au point de vue de la matière et de la durée du travail.
On connaît aussi de nombreux procédés d'usinage de pieces au moyen du refoulement en employant une machine de forgeage.
Dans ce cason procède à un changement de forme} avec ou sans matrice) dans une direction parallèle à l'axe,mais ce procédé exige des outils relativement coûteux, nécessite un travail considérable pour des pièces plus grandes et un pro- cédé rapide n'existe que pour la imbrication de tiges filifor- mes, permettant de fabriquer un grand nombre de pièces par unité de temps.
Depuis longternps les milieux intéressés recherchaient une solution permettant l'usinage basé sur de nouveaux prin- cipes en supprimant l'enlèvement de copeaux.
La présente invention se rapporte a une telle solution du problème qui nous occupe, la principale caractéristique de l'invention consistant a usiner la pièce par déformations partielles se succédant rapidement sans emploi de matrices jusqu'à obtention ae la forme désirée, cette forme de la pièce étant donnée par des gabarits.
Une extension de cette ca,ractéristique consiste en ce que la pièce a usiner est soumise à un mouvement axial et périphérique pendant l'usinage. La profondeur des différen tes déformations., qui sont situées a la surface dans le sens de l'axe et de la périphérie, est réglable automatiquement par des gabarits, qui doivent être corrigés en tenant compte de l'allongement de la matière ,
En dehors de ce réglage, on règle aussi l'avance axiale et le serrage périphérique.
Le dispositif servant à exécuter ce procédé consiste, conformément à l'invention, en ce que plusieurs outils de déformation du type poinçon sont distri- bués sur la périphérie de la pièce à usiner, et sont montés de façon mobile dans des guides parallèles et des excentri-
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ques, qui à leur tour sont réglables à l'aide de paliers à excentrique, dans le but de régler l'action en profondeur des outils.
En outre, la commande des différents outils est arrangée de telle manière que les organes de commande, pour les outils de frappe, sont planétaires, c'est à dire qu'ils entourent en cercle un arbre de commande central, et sont commandés d'une commande centrale par une source motrice commune. Les paliers à excentriques cités plus haut sont réglables, suivant une autre caractéristique de l'invention, simultanément, au moyen d'un anneau, qui est sous l'influence d'un dispositif hydraulique. Ce dispositif constitué par un cylindre mobile est commandé par une tige de contact en liaison avec une espèce de servo-moteur, cette tige de contact étant guidée par un gabarit interchangeable dans le but de régler la profondeur de frappe des outils.
En résumé, on peut donc dire que grâce à plusieurs, par exemple trois ou quatre outils de frappe excentriques à grande vitesse, qui sont disposés en cercle autour de la pièce à usiner, on peut estamper des rainures dans la pièce à usiner.
Ces rainures sont périphériques et ressemblent à un filet à pas très petit.
Grâce à ce procédé, on diminue le diamètre de ce qui en provoque un allongement. On peut donc, de cette façon, effectuer des réductions de diamètre en forme conique et cylindri- que, de même que des incisions.
L'objet et le but du présent procédé et du dispositif servant à sa mise en oeuvre sont donc de transformer, par es- tampage rapide, une ébauche d'un plus grand diamètre que la pièce désirée en une pièce ayant approximativement la forme définitive, avec des suppléments de matière pour le taillage et la rectification.
Il faut donc que l'outil, comme on l'a décrit plus haut, exécute un mouvement de rotation et un mouvement axial par
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rapport aux outils. Ces deux composantes du mouvement doivent correspondre de telle manière que les différentes empreintes sont situées si près les unes des autres qu'il en résulte un recouvrement et ainsi une réduction générale du diamètre de la matière. La diminution du diamètre de la pièce a usiner dépend de la profondeur des rainures. Puisque ce diamètre se modifie suivant la pièce à fabriquer, il est nécessaire de pouvoir influencer ou commander l'action en profondeur des outils-
Les avantages qui résultent du procédé et du dispositif conformes à l'invention seront maintenant cités a titre d'exem- ple en rapport avec les procédés de tournage, de forgeage, de refoulement, etc.
Par rapport au tournage ou la rectification, le procédé suivant la présente invention, présente l'avantage d'une durée de travail moindre, et, en outre, l'avantage important qu'au- cune perte de matière par copeaux, n'a lieu, contrairement au tournage et à la rectilication. En outre, le présent procédé permet une meilleure disposition des fibres dans la pièce à usiner, donc une plus grande résistance, qui ne résulte pas seulement des deux mesures précitées, mais aussi de la suppres- sion de la détérioration aes fibres, qui est remplacée par un serrage de la structure.
En comparaison maintenant avec l'étampe, on peut dire que l'objet de la présente invention permet d'obtenir une plus grande précision de la piece usinée, ce qui donne la possi- bilité de destiner le supplément de matière uniquement au po- lissage ou au taillage.
On ootient, en outre, ainsi une économie importante de durée de travail et de matière. Il faut encore attirer l'at-- tention sur le fait que les matrices coûteuses sont remplacées par des gabarits en tôle peu coûteux, ce qui a une gra,nde importance.
Voici finalement les avantages du procédé et du dispositif
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conformes à l'invention par rapport aux procédés de refoule- ment et de forgeage au moyen de machines à forger.
Ici aussi on retrouve le remplacement des outils coûteux et compliqués par les gabarits en tôle pouvant être fabriqués relativement facilement.; En outre, un avantage supplémentaire résulte du procédé de travail intermittent, l'usinage total étant divisé en un grand nombre d'usinages partiels, de telle sorte que les forces nécessaires sont moindre, permettant d'employer des machines plus légères et moins coûteuses pour mettre en oeuvre le procédé suivant la présente invention.
Des deux avantages précités, il résulte encore cet avantage que l'on peut employer le dispositif et le procédé de l'inven- tion pour la fabrication d'un nombre de pièces plus petit.
Voici encore un autre avantage d'une grande importance du pro- cédé et du dispositif conformes à l'invention : la précision de l'usinage de la pièce est tellement grande, qu'il faut uniquement prévoir un supplément de matière pour le polissage et pour le taillage éventuel.
Le dessin représente, à titre d'exemple, des formes de réalisation de l'objet de la présente invention.
La fig. 1 représente une vue en coupe de la machine, et
La fig. 2 est une vue latérale de la machine.
Les fig. 3, 4 et 5 représentent, à plus grande échelle, le mode de travail suivant la présente invention la désigne la plaque de base de la machine sur laquelle se trouvent deux socles 1 et 12. L'un de ces deux socles, le socle 1, contient le système de commande proprement dit.
Dans le socle 1 sont montés trois arbres d'excentrique g, qui sont commandés par un moteur 3 par l'intermédiaire d'une poulie .1 et d'une paire d'engrenages 5, 5. Les excentriques 6 avec leurs bielles 6a sont guidés par des organes de guidage 7 et 7a et servent à commander les outils 13, qui s'appliquent de façon intermittente contre la pièce à usiner. Au cours de cette opération, les bielles précitées se rapprochent et s'é-
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cartent simultanément de la pièce à usiner.
La pièce a usiner 8 est serrée dans un chariot µ et ef- fectue un mouvement de rotation sous l'influence d'un moteur 10 qui commande une transmission 11. Le chariot 9 se déplace- sur un banc 12 en direction aes outils, ce banc étant, comme on l'a décrit plus haut, fixé en d sur la plaque de base la.
Les fig. 3, 4 et 5 représentent le fonctionnement des ou- tils. La fig. 3 par exemple représente les trois outils 13 au commencement de l'usinage à la périphérie de la pièce à usiner. Comme on le voit, il iaut choisir le diamètre des surfaces servant à l'usinage en rapport avec le plus grande diamètre de la pièce a usiner, comme on le trouve au commence- ment de l'usinage. Les fig. 4 et 5 représentent une vue laté- rale et une vue longitudinale, cette dernière partiellement en coupe, de ces mêmes outils dans leur position de travail pour l'obtention du diamètre le plus petit. Dans ce cas,les faces obliques 13a des outils sont appliquées l'une contre l'autre, entourant la pièce a usiner en forme de croissant.
Entre ces deux diamètres supérieur et inférieur de la pièce à usiner, qui ont été représentés, on peut régler à volonté l'action en profondeur des outils. A ce but, on a prévu un gabarit 14 sur le chariot 9, uont le contour est suivi par une tige de contact hydraulique 15, et ce contour est transmis, par l'intermédiaire d'une transmission hyuraulique 16, d'une crémaillère 17 et d'un engrenage interméaiaire 18,à un anneau 19. Cet anneau est muni extérieurement ue dents et est en prise avec les paliers d'excentrique 20, dans lesquels sont montés les axes des excentriques 2.. Le ga.barit doit porter des corrections correspondantes à l'allongement se produisant pen- dant l'usinage.
Par rotation de ces paliers d'excentrique 20 au moyen du système de commande décrit plus haut, qui est basé par exemple sur le principe hydraulique, on modifie la, distance de l'axe du palier à l'axe central de la machine et de la pièce, ce qui
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modifie l'action en profondeur des outils en correspondance avec la gabarit 14. Dans le dessin représenté, la modifica- tion résultant de l'écartement des axes de la paire d'engre- nages 5, 5 est compensée par un évidement/anormalement grand, et cela à l'aine des dents appelées surélevées.
Au moyen au procédé cité plus haut, on peut fabriquer des pièces usinées ayant successivement la forme conique et cylin- drique. Si l'on doit passer des saillies, il est nécessaire, tout en arrêtant le chariot 9, c'est à dire en arrêtant le déplacement ae la pièce à usiner en direction axiale, d'écar- ter ou de rapprocher, suivant le cas, les excentriques à la hauteur des saillies et ensuite de reprendre l'avance de la pièce à usiner en direction radiale. A cela servent des dis- positifs auxiliaires, suffisamment connus dans les systèmes de guidage par gabarit. cela vaut aussi pour la formation d'incisions qui a lieu pendant l'arrêt du mouvement longitu- dinal du chariot grâce au guidage en profondeur des excentri- ques pendant la rotation de la pièce à usiner.
Lorsque le matériel est doux ou lorsque 1'.usinage est ré- duit, ce procédé peut s'exécuter à froid. Pour des aciers de construction ordinaires et pour des usinages considérables, il est nécessaire de travailler à la chaleur de forge. Si les faces travaillantes des outils ont des formes déterminées, il est possible de munir la surface de la pièce à usiner de rainures ou de bourrelets de formes déterminées. Ici aussi la forme spécifique des pieds des bielles, non décrite ici mais dans un autre brevet, présente un avantage spécial.