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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX PROCEDES DE FABRICATION D'OBJETS CREUX.
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La présente invention est relative à l'usinage des iél:'"x'lIX9 et elle caiwr-:ft:9 plus s. i.:t,3irarnei-t des procédés pour fabl'iqu(3r des ébauches, des vis ou des boulons a, tête creuse à partir de bouts de fils ou de tiges par un trc..v2il 2. froid du 1'J.étsJ-. Un type général de machine:; qui convient à cet ef- fet, COI;1P:;''S::1.d un b'=-1; un bloc de matriçage avec plusieurs outils fagonneurs du métal ;-ni-, un rcanisre de transfert a mouvement intermittent;, pour déplacer p OU"''Ï12gG d' 'Lille des matrices vers une autre à. un riomexit approprié. La machine peut CO:#.pOl ,0-:: é::.;,;e el.'1Sn-G '0':'0. néc-anisne cisailleur pour découper une ébauche du fil ou C.'.c': 1,::. tige formant l'ouvrage et un Biécanisn-e de transfert pour a1j'le- ner les ébauches d'une matrice à une autre jusque a ce que l'opération finale soit achevée.
Ces machines comprennent généralement des moyens pour eJé-p1=lsel- les differeutes ébauches hors des natrices respectives cl- des moments conve-
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nables afin quelles puissent être recueillies par le mécanisme de transfert.
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Pour la fabrication des vis a tête creuse, la partie correspondant- te a la têts est généralement usinée a froid ce qui sollicite la matière d'une .'manière excessive en a'ü.ra:3lÛc;:.!' les efforts nécessaires aux opérations de fa- çorrn2.ge ainsi que ' u.3tl:C"e des outils et des matrices.
T9?..'.Li''C?1't:10?3 pour but '0--ai-ter ces difficultés en procédant si- ifR' W ;blé::.':E:.,s iL e¯L? p OiYIÇ .U:2iiC. fl É. à la d cl 03'ri=;:c tlf)z1 de 1 tête de bzz ébauche entê- t.ie:; la partio già est a creuser étant seulement soumise 8. un travail de fa- sai, zwin . i '-"raid peu ,. 1:)eut être ob-bai2L, par 1". , t.e çonnage froid peu i:mporta-T.t< Ceci peut être obtenu par l' eJnt1-lJsion d'1tnle partie de 1 ? ébJucii.e pour former une queue destinée à former les corps de la vis 0.1 du ia0ï3i 01 et uns partie non déformée destinée 2 constituer la tête. r''fi'aC: p'v'.'Ti3.:; -G'ü.U tj'¯:.â:i.i'G:. el .- ,., '1'''' pour forsier la tête en entourant c;3tte partis d'un Nianchou agencé de manière telle qu'entre sa paroi et la . h. subsiste un iritervalle divergent.
Quand la tête est poinçonnée;, le .métal peut pénétrer par fluage dans J. 7.i2'ieî-'I1',fl susdit. Le poinçonnage et le 1'a- õià>±,,a de la tête eut donc liieu sans extrusion et usure de l' outil alors que le métal est soumis;, a froide a un travail peu important.
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une grande ,.= i7.L... ¯ ¯,- cmuis, résultant de la rupture des outils, 0;:;t ,s..L,e par le travail à. froid de l' ébauche quand un outil ou poinçon est oblige de percer ou de creuser celle-ci.
La pression axiale oblige l'outil è. ;;;8 déplacer vertic2J.e:m.e::t ot horizol1:';;alement dans iL.1 sens ou 0,8.1S l'autre suivant l'importance du jeu qui existe nécessairement entre le coulisseau et
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ses gltides, Toute usure qui se produit et tout défaut d'alignement qui peut exister entre ces orgues aggravent cette défectuosité en exergro1t une pous- sée latérale importante sur l'outil.
Il 'eh ,résulte une usure excessive et même une rupture de l'outil trempe. Par la présente invention on a constate que le danger de fracture de l'outil peut être fortement réduit, dans ces conditions, si le poinçon est centre exactement par rapport à la partie de l'ébauche à poinçonner ou à creuser quelle que soit l'emplacement du poin- çonpar -rapport à la partie de l'ébauche qui ne doit pas être poinçonnée et quelle que soit la relation existant entre le poinçon et l'axe de la ma- trice.
Selon l'invention,on obtient le centrage du poinçon par rapport à
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1'ébauche en ayant recours a un manchon de centrale monts sur l'outil et rui peut entourer le poinçon tout en ayant le même dismetre ou contour que .#lui de la tête de l' 3bauche' Quand le coulisseau avance et quand le man- chon est engagé sur l'ébauche, comme le poinçon est centré par rapport au manchon;, le dit poinçon est automatiquement centré par rapport à la partie de l'ébauche à travailler.
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Une autre cause de l'usure rapide de l'outil, pour les opérations Cne aUure cause l'usure rap2ü8 011'2, pour les Oper#G20S usuelles d'entétage à froid et du genre de celles dont s'occupe l'invention, réside dans le fluage ou l'extrasion vers l'arrière du métal le long des pa- rois de 1' or;ne ou de la matrice qui s01.1.tie:.m.ent l'ébauche pendant le poin- ç0i1llu.ge. Il en résulte non seulement un travail excessif à froid du métal qui devient friable mais également une usure et une abrasion rapides de l'organe ou de la matrice en question, de sorte que la précision du travail n'est pas conservée. L'invention a pour but de réduire fortement l'usure de la matrice et de l'outil par suite du fluage ou de l'extrusion du métal.
Un procédé pour obtenir cet effet consiste à donner au manchon ou à la matrice, qui re- tient le métal de l'ébauche une forme telle que le diamètre du débouché pour
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le r.:Ótal, quand il est expulsé suivant une direction opposée à celle de 1'80- vancement du poinçon, augmente progressivement. Le métal qui, sans cela, au- reit ulxe ., être 1 ' par ea-v.trruy.wLoi3. et -'" 't contre l paroi rait une tendance être épuisé par extrusion frotter contre pa.r02 de l'organe de soutien s'écarte de lui-même et d'urne manière continuelle de cette paroi. On réduit ainsi l'usure de l'outil et on facilite l'entrée du
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poingor- d<:1:13 l'ébauche...
On désire souvent éviter l'e:sension ou dilatation latérale des ébauches pendant le poinçonnage afin que celles-ci ne soient pas déformées au delà de leur'limite d'élasticité. Quand des ouvrages sont logés dans une matrice et quand ils sont poinçonnés ou creusés, le métal tend à se contrac- ter ou à revenir élastiquement à sa forme initiale quand le poinçon à dépas- sé une section déterminés de l'ébauche de sorte qu'à la fin de la course de poinçonnage, le corps de l'ébauche agrippe fortement le poinçon et se contrac- te autour de celui-ci.
Dans ces conditions et si l'on fait reculer le poin- çon, ce dernier a une tendance à entraîner l'ébauche hors de la matrice . Mê- me si la contraction de l'ébauche est telle que le poinçon ne dégage pas l'ébauche hors de la matrice, il ,se produit, à la sortie du poinçon hors de la cavité creusée et dont la paroi s'est contractée, un effort paissant d'abrasion et de serrage de sorte que le poinçon s'use rapidement. Un autre but de l'invention est de'faciliter le dégagement du poinçon tout en rédui.-
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aant au minisium la tendance au dégagement de l'ébauche hors de la matrice.
Selon l'invention, ceci peut être obtenu en enserrant la. tête seulement pen- dant le poinçonnage de sorte que la pression défonaante, qui se produit pen- daat cette opé*s.t-i on9 cesse d'agir avant que le poingon soit dégagé hors. de la cavité de l'ébauche. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, on entoure l'ébauche entêtée, pendant le poinçonnage, d'un I.'.!211cha..'1l et on a re- cours à des moyens propres à dégager le manchon hors de cette ébauche avant que se fasse le recul du poinçon.
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Selon l'invention, l' en,serrage et la libération de l'ébauche ain-
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si que le dégagement du poinçon hors de celle-ci peuvent être effectuées sans compliquer la constitution de la matrice en montant le manchon enserreur, qui contient l'ébauche et l'organe arracheur à l'aide duquel le poinçon peut être dégagé hors de celle-ci, de manière qu'ils puissent être commandés par le mouvement du coulisseau entêteur et par celui de son mécanisme de commande.
Suivant une variante de l'invention, on aide à retenir l'ébauche dans la matrice, après le poinçonnage et pendant que le poinçon est dégagé, en ménageant une cavité dans la matrice et dans laquelle une partie de la tê- te peut venir se loger afin que la pression déformate provoque le serrage de la tête contre la paroi de ladite cavité et que cette tête soit fermement agrippée par la matrice. La profondeur de cette cavité est assez réduite pour que la pression déformante, qui agit à proximité de la partie de l'ébauche entêtée et poinçonnée, n'intervienne pas en cet endroit ce qui facilite le dégagement du poinçon hors de l'ébauche.
L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un objet en- têté et creux et qui consiste à soumettre à une extrusion une ébauche de ma- nière qu'elle comprenne une partie formant une queue de section transversale réduite et une partie non travaillée, destinée à former une tête, à déformer cette dernière partie de manière à obtenir une tête ayant une section trans- verse-le plus grande, et à creuser ou percer cette tête à froid et à l'aide d'un outil.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un objet ayant une partie creuse, généralement cylindrique, et qui consiste à enserrer la partie de l'ébauche, qui doit être creusée, en entourant sa face latérale d'un manchon dont la paroi diverge légèrement et radialement à par- tir de la face latérale de l'ébauche, dans le sens axial et vers l'extérieur par rapport à l'extrémité soutenue de l'ébauche, à poinçonner axialement la partie susdits de l'ébauche pour creuser celle-ci et obtenir le fluage axial du métal vers l'extérieur et le long de la paroi latérale de l'outil pendant que le métal tend 'ci s'écarter de la paroi latérale divergente du manchon pour s'écouler axialement et vers l'extérieur, et à étirer axialement la partie creusée de l'ébauche jusqu'à lui donner un contour transversal uniforme.
L'invention a aussi pour objet -Lui procédé de fabrication d'un ob- jet poinçonné et qui consiste à entourer et à enfermer une ébauche froide, à poinçonner l'ébauche ainsi enfermée, à faire cesser le serrage pendant que l'outil poinçonneur reste dans l'ébauche et à dégager l'outil hors de l'ébau- che quand celle-ci cesse d'être enserrée.
Les dessins ci-annexés montrent, à tire d'exemple,plusieurs modes de réalisation de l'invention.
Les figures 1 et 2 montrent, en coupe axiale, le travail effectué par une première matrice, suivant un mode de réalisation préféré, après que l'ébauche a été découpée d'une tige par un mécanisme de cisaillement. La fi- gure 1 montre l'ébauche cisaillée et placée en regard de la matrice alors que la figure 2 montre l'ébauche façonnée par le premier outil.
La figure 3 montre l'ébauche obtenue à la sortie de la première ma- trice.
Les figures 4 et 5 montrent, en coupe axiale, le travail effectué par une deuxième matrice, la figure 4 montrant l'ébauche, sortant de la pre- mière matrice et placée en regard de la deuxième et la figure 5 montre 1 '.en- .têtage achevé dans la deuxième matrice.
La figure 6 montre l'ébauche obtenue à la sortie de cette deuxième matrice.
La figure 7 montre, à plus grande échelle, et en coupe, l'ensemble constitué par le manchon enserreur, par le poinçon et par l'organe arracheur, cet ensemble étant adjoint à la troisième matrice. Cette figure 7 montre éga- lement les phases initiales du travail final obtenu dans cette matrice.
La figure 8 montre, en coupe (parties arrachées), une partie du
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iZÉ2=lààoo±? 5:.teteur ,:iL'7. ! de' montrer CO:il..:..L?"!.1 l' G:L-5.:r.i.6 G.2.'":.::'êcl1ell:r." 6;lt retenu. i.'..'.1: C:'''1.9 j;:e ;>e::'1J21t que le ::;(,füi3Se3Jl. 21t:stcrw:r est glissé ,:1'11:1 zntâve ment âlvcïi3^.'..t.
Le.j figures 9 o '9s. r:on#i=or=t , :=w>; etiv.er.:3#.="t en ,!;1 :-,,,,.;.; O" et en coupe ....4...'- .iJ.s.'3 9A--9A ±3lg;re 9; ' ? er,i=àià"il± 5;J"ci"v'e du poinçon uti- liz pour obtenir une vis %1 tête creusa sveo ciL'J' 1.xb\);'3.1e.
La figure 10 zn =#"&1-, f;''9;;hla.1:Jler;1:.:.t 2 1:B. figure '; la fin du pain- connc.gs .%iiii#n-=- à 1 ' éid#> de la troisième r..'CJïß. .'.. vs La figure 11 montra semblablement ledit ensemb3-e quand le cou- lissean enteteur recule au moment ou le '.''.ic'7stG'ttr¯. ç.L e 6 Ctegagz hors Cie - 0 Je entête et au. moment ou le est sur le point de dégager le poinçon hors de la cavité qu'il a creusée.
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Ij- figure 12 -za,te e9 se;ili..ila1JleDe:.1.t ledit ensemble au moment ou. la poingon est pour ainsi dire dégage complètement hors de l'ébauche.
Les figures 13, 14 et 15 montrent une variante pour la matrice à
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1'aide de laquelle une partie de la tête est fermée dans la matrice elle-Mee.
Les figures 1,3 a 26 iiontrest 'un autre mode de réalisation du meca- ni;;.;:ne arracheur et Ul16 variante du mécanisme a poinçon et matrice.
Les fibres 16 à 1# montrent respectivement en coupe longitudinale, en coupe transversale et en plan (parties ar:cach0es), certaines parties du rie- conisme de matriçage et d'arrachage.
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Les figures 19 à 22 montrent;, en coupe longitudinale schéw-atique, un mécanisme simplifie du poinçon et de la matrice ce mécanisme étant logé dW1::.f le coulisseau eiltêteury ainsi que la commande à esse de 1.1 organe arra- cheur. La figure 19 montre également le mécanisme à la fin du poinçonnage, la
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figare 20 le manchon ens erreur quand il est dégagé hors de l'ébauche, la fi- gure 21 le poinçon retiré hors de l'ébauche et la figure 22 le coulisseau entêteur à sa position reculée.
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Les figures 23 à 26 m.os3Grent9 en coupe et à plus grande échelle, la coopération entre le manchon enserreur et l'ébauche pendant le poinçonnage.
La figure 23 montre le poinçon quand il va venir en contact avec 1'ébauche.
La figure 24 montre le poinçon engagé en partie dans l'ébauche et au moment où. la face latérale de celle-ci est venue en contact avec la pa- roi latérale du manchon enserreur.
La figure 25 montre l'ébauche quand le poinçonnage est terminé.
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La figure 26 montre, à une échelle encore plus graxxàe, une partie de la figure 25 pour indiquer le fluage du métal.
Sur la figure 1 l'ébauche cisaillée 01 se prouve en regard de la première matrice Dl. La machine comprend une cisaille et -on mécanisme de trans- fert pour découper l'ébauche et l'amener à l'endroit voulu.
Gomme ces dispositifs peuvent être constitués d'une manière appro-
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priée quelconque et comme ils sont bien connus, ils xi' ont pas été montrés et décrits en détail. La -matrice Dl, suivant un mode de réalisation préféré, com- porte un passage cylindrique 1 de section transversale plus petite que celle de l'ébauche 01, ce passage pouvait être relié par un raccord conique 2 à une cavité circulaire 3 de la matrice et dont le diamètre esten substanceégal à celui de l'ébauche 01. L'outil Tl comprend une encoche 4 ayant la marne sec- tion que la cavité 3 et la face externe de cet outil peut être chanfreinée, comme montré en 5, pour réduire son encombrement.
Apres que l'ébauche 01 a été amenée en regard de la matrice Dl par le mécanisme de transfert, l'outil Tl avance, comme montré sur la figure 2,
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pour refouler l'ébauche dans le rassàje '-1, de section raë1:qite, de; la matrice pour former la queue 7 par extrustion. La partie 6. de l'ébauche forme une tête
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qui, tout en ayant un diamètre plus grand que celui de la figure 7, ne su- bit qu'un travail à froid qui est réduit ou même nul.
A la fin de cette opé- ration et pendant le recul du coulisseau entêteur et de l'outil, l'organe expulseur Kl intervient à un moment convenablement choisi pour éjecter l'é- bauche 02 hors de la matrice Dl afin que cette ébauche puisse être recueil- lie par un mécanisme de transfert venu en regard de la matrice.
La figure 3 montre l'ébauche 02 obtenue à la sortie de la première matrice.
Sur la figure 4 l'ébauche 02 se trouve en regard de la matrice D2 dans laquelle est ménagé un passage cylindrique 10 qui reçoit le poinçon expulseur K2 et dont le diamètre est le même que celui de la queue 7 de l'ébauche. La matrice comprend également une cavité conique 11 prolongée par une partie cylindrique lla peu profonde et qui façonne la tête. L'outil 72 peut être constitué de manière telle qu'il puisse servir de logement à un bloc de :matriçage 13, en métal trempé et dans lequel peut être ménagée une encoche façonneuse comprenant une paroi tronconique 14 et un fond générale- ment sphérique 15.
La figure 5 montre que lorsque l'outil T2 a refoulé l'ébauche dans la matrice D2 la queue 7 n'est pour ainsi dire pas affectée mais que le métal, qui auparavant formait la tête 6 de l'ébauche 02, est déformé de manière à remplir la. cavité de la matrice. On obtient ainsi une ébauche 03 dont la tête comporte une partie tronconique 16a, une partie cylindrique 17, une autre par'Gie tronconique 18 et une face terminale arrondie 19.
Comme cette opéra- tion correspond au premier travail à froid de la tête de l'ébauche et comme cette tête;, obtenue par l'opération illustrée sur la figure 5, est conique et n'a pas un diamètre .beaucoup plus grand que celui de la tête non travaillée 6 de l'ébauche 02, le métal n'est soumis à aucun travail considérable à froid de sorte qu'elle est encore dans un état relativement ductile pour subir le poinçonnage qui va -suivre.
La figure 6 montre l'ébauche 03 obtenue à la sortie de la deuxième matrice.
Avant de,poursuivre la description du cycle des opérations effec- tuées selon la présente invention;, on se réfère à la figure 7 pour décrire le mécanisme relatif à la troisième matrice. Le coulisseau entêteur H, qui peut coulisser de la manière usuelle et suivant un mouvement alternatif sur le bâ- ti pour se rapprocher et s'écarter du bloc de matriçage, comporte en cet en- droit un bossage annulaire 20 pour supporter l? outil et dans lequel est ména- gé un alésage 21 pour recevoir un manchon enserreur S qui peut coulisser dans une douille de guidage 22 calée en 23 dans le bossage 20. Un rebord 24, à l'extrémité arrière du manchon S, empêche le dégagement de celui-ci vers l'a- vant après le montage de ces différentes pièces.
Un poinçon P et un manchon arracheur 32 sont logés dans le manchon S et sont maintenues dans celui-ci par un bouchon 25 engagé dans l'alésage 21 du bossage 20. Le bouchon 25 comporte un prolongement cylindrique 26 sur le- quel le manchon S peut coulisser à l'aide de son encoche'27. Deux plongeurs emboîtés 28 et 29 sont engagés sur la tête 30 du poinçon P et cet ensemble ainsi que le manchon arracheur 32 sont logés dans l'encoche 27 du manchon S.
L'extrémité active et hexagonale 31 du poinçon est montrée en détail sur les figures 9 et 9a. Le manchon S comporte un alésage 33 dont le diamètre est égal à celui de la tête de la vis que l'on veut obtenir. Comme le manchon ar- racheur 32 coulisse dans l'alésage 33, ce manchon a également un diamètre ex- térieur de même longueur. L'extrémité avant 32a du manchon 32 peut venir en contact avec la tête de l'ébauche et ce contact est maintenu par le mécanis- me décrit ci-après.
La partie arrière du manchon 32 comporte un rebord 34 sur lequel plusieurs tiges 35 prennent appui, ces tiges traversant des trous 36 ménagés dans les plongueurs 28 et 29 du poinçon en étant rendues solidairesde toute ma- nière appropriée d'un plongeur 37.
Un prolongement 38 du plongeur 37 à une tê- te arrondie 39 pour coopérer avec la face active 40 dune came C montée sur
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un axe 41 tourillonné dans le coulisse--va entêteur.Las came C est commandée de la manière décrite ci-après. Dans le coulisseau est ménagée -une fente 42 pour recevoir la came C. Un coin W intervient pour maintenir le bouchon 25 dans une position convenable.
Il est d'usage de faire intervenir une tige filetée par-allèle à l'axe du bouchon 25Pour agir sur la face avant de celui-ci afin que l'on puisse régler convenablement son emplacement de pair avec le coin W.
La face latérale 43 du coin prend appui sur une, face inclinée adjacente 44 de la fente 42.
La figure 8 montre la commande du manchon arracheur 32. Sur cette figure le manchon enserreur S n'est pas coupé mais le prolongement 38 du plongeur 37 est en contact avec la face active de la came G.
La came 0 est actionnée par un poussoir 51: qui prend appui sur un talon 52 de cette came. Le poussoir traverse un trou 53 ménagé dans le cou- lisseau., et son extrémité supérieure 54 est en contact avec l'extrémité 55 d'un. levier L articulé en 56 à un support 57 monté sur le coulisseau et ce levier se déplace avec ledit coulisseau. L'autre extrémité du levier L porte un galet 58 qui coopère avec une came 59 montée sur une partie fixe 60 de la machine.
Sur la figure 8 le coulisseau est montré à sa position avancée et quand il recule le galet 58 s'engage sur la rampe 61 de la came 59 pour refouler le poussoir vers le bas ce qui fait tourner la came C pour déplacer le plongeur 37 vers la droite de la figure 8, On voit sur la figure 7 que l'on refoule ainsi le manchon 32 également vers la droite. On peut donner à la came
C une forme telle que, lorsque le coulisseau recule, le manchon 32 avance d'une longueur égale de sorte que, en réalité, le manchon arracheur reste im- mobile par rapport à la matrice.
Les figures 9 et 9a montrent un exemple d'un poinçon utilisé pour obtenir une cavité, de section hexagonale, dans la tête de la vis, On a con- staté que lorsque la partie hexagonale 31 du poinçon est prolongée par une partie hexagonale 31a, légèrement plus épaisse, le dégagement du poinçon est facilité. L'extrémité conique 31b du poinçon facilite l'entrée .du poinçon pen- dant le poinçonnage. Evidemment la forme du poinçon peut être modifiée pour donner à la cavité la forme voulue,
Après avoir décrit l'outil qui se trouve au troisième poste de la commande du manchon arracheur on continue la description du façonnage de l'ébauche.
L'ébauche 03, :; montrée sur la figure 6 et dont la tête a seulement été soumise une opération de façonnage pour lui donner la forme préférée, est amenée par le mécanisme de transfert en regard de la matrice D3 de la figure 7. Quand le coulisseau entêteur avance:, l'extrémité libre du poinçon vient en contact avec la tête de l'ébauche 03 et refoule la queue 7 dans le passage axial de la matrice D3. Le poinçon est introduit dans l'ébauche par le contact du plongeur 23 avec le prolongement 26 du bouchon d'appui 25.
Sur la figure 7, le poingon vient d'introduire l'ébauche 03 dans la matrice D3 mais n'a pas encore pénétré dans la tête de l' ébauche 03 pour for- mer la cavité dans celle-ci. On voit également sur la figure 7 que le manchon
S a avancé de manière que son alésage 33 entoure la tête de l'ébauche et il est important de noter, que, par suite de la forme conique de la tête, un in- tervalle V subsiste, ;:
ne méthode avantageuse pour faire avancer le manchon S jusqu'à la position, montrée sur la figure 7, consiste à faire déboucher une entrée d'air comprimé derrière le rebord 24 du manchon afin que, par l'ouver- ture du distributeur d'air à un moment convenable, la pression d'air puisse faire avancer le manchon S. La came C et la commande du manchon arracheur 32 sont telles que lorsque le coulisseau avance jusqu'à la position de la figu- rs 7,la came C puisse être déplacée vers la gauche par la réaction du man- chon 32 et du plongeur 37 sur la tête de l'ébauche 03 .
La rampe 61 de la ca- mé 59 (figure 8) est telle qu'un jeu subsiste constamment pour le poussoir
53 afin que la came C puisse être déplacée aisément vers la gauche, comme dé- crit.
La figure 10 montre la fin du poinçonnage, le coulisseau ayant avancé complètement. La partie 31 de poinçon a formé une cavité dans la tête de l'ébauche ce qui donne l'ébauche finale 04. Le poinçonnage a lieu sans
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extrusion ou fluage en retour du métal et sans usure sérieuse car le métal peut s'engager dans l'intervalle V formé entre la tête conique et le manchon S (figure 7), Le manchon arracheur 32 a continue à reculer par rapport au coulisseau pendant la fin de l'avancement du poinçon et la came 59 est agen- cée, de préférence,
pour qu'à la fin de cet avancement il subsiste un jeu entre l'extrémité du manchon arracheur et l'ébauche entêtée.
La figure Il montre le début du coulisseau vers la gauche de cette figure . Quand le recul du coulisseau commence, le poinçon a une tendance à dégager l'ébauche hors de la matrice nais dès que le léger intervalle entre la tête de l'ébauche et l'extrémité du manchon 32 est absorbée l'ébauche ne peut plus avancer.Quand le recul continue, la came fixe 59 intervient pour refouler, à l'aide du levier L et du poussoir 53, la came C vers la droite afin que le manchon 32 reste en substance immobile par rapport à la matrice.
Pour la position de la figure 11, une partie arrière de la douille de guida- ge 22 est venue en contact avec le rebord 24 du manchon arracheur S et- a écar- té ce dernier de la tête de l'ébauche. L'arrivée d'air comprimé peut être in- terrompue à la fin de course. Un épaulement 33a du. manchon S est mis en con- tact avec les plongeurs 28 et 29 qui entourent la tête 20 et le plongeur P.
Quand le coulisseau continue à reculer au delà de la position de la figure 11, on obtient le dégagement du poinçon P hors de l'ébauche creusée. Comme le manchon S n'entoure plus la tête, celle-ci peut se dilater légèrement quand l'extrémité du poinçon est dégagée de sorte que l'abrasion et l'usure de l'ou- sont réduites au minimum.
Sur la figure 12 le coulisseau a reculé davantage jusque au point où l'extrémité du poinçon P est sur le galet et sur le point de quitter l'é- bauche.La came fixe 59 continue refouler la came C vers la droite pour maintenir le manchon arracheur 32 contre la tête de l'ébauche de sorte que le poinçon peut être dégagé sans que l'ébauche sorte de la matrice. A 'ce mo- ment le manchon S est nettement écarté de la tête de l'ébauche.
Immédiatement après la position;, montrée sur la figure 12, le poin- çon est complètement dégagé hors de l'ébauche et un recul ultérieur du coulis- seau fait reculer le manchon arracheur 32 avec lui pour la raison que le galet 58 du levier L s'est engagé sur la partie surélevée 61a de la came 59 de sor- te que le manchon 32 devient maintenant fixe par rapport au coulisseau au lieu de l'être par rapport à la matrice. Le coulisseau peut écarter nettement le manchon arracheur 32 de l'ébauche 04 de sorte que le doigt expulseur K3 peut dégager l'ébauche hors de la matrice D3 au moment approprié .
L'ébauche 04 tombe -sur un plan incliné ou est recueillie par un mécanisme de transfert ou analogue suivant la constitution de la machine et les opérations d'usinage que l'ébauche doit encore subir.
On se rend compte que l'invention permet d'obtenir un objet métal- lique avec tête creuse avec une sollicitation minimum à froid du métal et de manière que les matrices et outils subissent une usure très réduite et ne soient soumis à aucun effet d'abrasion ou d'extrusion de la part du métal de l'ébauche. En partant d'une ébauche entêtée et non travaillée, comme celle de la figure 3, et en formant ensuite une ébauche avec tête conique afin qu'un intervalle V reste disponible pendant le poinçonnage on peut réduire au mini- mum le fluage à froid du métal et l'usure des matrices.
Bien qu'on ait façon- né la fête de manière telle qu'elle soit exactement enserrée et formée par le manchon S, celui-ci peut être dégagé aisément pour permettre une légère extension de 1?ébauche entêtée pendant le dégagement du poinçon. L'examen des figures 7 et analogues montre que le poinçon est centré par rapport à l'alé- sage 33 du manchon S et comme celui-ci entoure la tête de l'ébauche finie, '. l'extrémité du poinçon doit nécessairement être centrée par rapport au métal qui constitue la tête de l'ébauche. Ce centrage réduit toute tendance du mé- tal à exercer une pression latérale sur le poinçon ce qui pourrait donner lieu à la rupture de celui-ci.
Les figures 13 à 15 montrent une légère variante pour laquelle une partie de la tête est formée par la matrice et à cet effet celle-ci comprend une encoche 70 qui n'est pas assez profonde pour que son bord entoure une par-
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tie appréciable de la partie creusée de la tête. quand le manchon S est écar- té, l'extrémité libre de l'ébauche entêtée peut se dilater pour faciliter le dégagement du poinçon comme décrit plus haut.
Cette variante présente cette autre particularité que la pression, due au poinçonnage, et qui est exercée sur la tête, tend à refouler le métal contre les parois de l'encoche 70 de la matrice et il en résulte, mené quand le manchon S a reculs, que la ma- trice D4 tend à agripper l'ébauche fortement et penaet le dégagement du poinçon. On pourrait, dans ces conditons, supprimer le manchon arracheur et son mécanisme à came et se baser uniquement sur l'agrippage de la matrice pour retenir l'ébauche dans celle-ci jusqu'à ce qu'elle soit expulsée par le plongeur K3.
On voit sur les figures 14 et 15 qu'on peut munir l'encoche 70 d'un bord conique pour augmenter l'agrippage. Un fluage aisé du métal, pour passer de la tête conique (figure 7) à la tête cylindrique (figure 13) est facilité et des passages d'aération 71 et 72 sont ménagés- dans la matrice.
Ces passages ne sont pas nécessaires pour le premier mode de réalisation de l'invention car l'intervalle entre le manchon S et la matrice permet l'échap- pement de l'air ou de tout autre fluide. Par contre, quand une encoche est prévue dans la matrice il peut être désirable d'avoir recours . ces passages.
Ceux-ci sont tellement petits qu'un partie réduite seulement de l'ébauche est déformée en pénétrant dans ceux-ci. On peut d'ailleurs donner aux débou- chés des passages 71 et 72 des dimensions belles que des petits bossages soient formés sur la face externe de la tête de l'ébauche ce qui peut être . avantageux dans certains cas puisque ces bossages peuvent augmenter l'effet d' agrippage exercé par un mandrin sur la tête de l'ouvrage au cours des opé- rations ultérieures, par exemple quand on trace un filet sur la queue de l'ébauche.
Pour le mécanisme arracheur, décrit plus haut, il est nécessaire de prévoir un jeu dans la commande du plongeur pour éviter la détérioration du mécanisme. Par exemple, si la position de la came C n'est pas réglée exac- tement ou si la tête de l'ébauche est trop longue, il peut arriver que le manchon 52 soit refoulé contre l'ébauche ce qui peut abimer ou déformer le manchon et/ou 1'ébauche.
Le mode de réalisation, montré sur les figures 16 à 18, diffère quelque peu du précédent en ce sens que tout ce qui peut arriver, dans le cas indiqué, est que le poinçon soit engagé un peu plus profondément dans l'ébau che que normalement ce qui soumettrant les organes à des sollicitations rela- tivement réduites.
Les figures 16 à 18 montrent certains détails de ce mécanisme ar- racheur, le coulisseau K1 portant l'outil Tl et le manchon SI agissant comme une partie de la matrice pendant le poinçonnage. La matrice D4 comporte un doigt expulseur ordinaire K4 et l'ébauche 05 est montée sur la figure -16 après avoir été poinçonnée. Le manchon Sl est maintenu dans le coulis seau par un organe de retenue 80 et une clavette 81 ou analogue. Le manchon Sl est logé exactement dans l'alésage 82 du manchon 80. Celui-ci porte à l'arrière un re- bord 84 qui le retient dans le coulisseau et intervient pour faire reculer le ..manchon quand ledit rebord vient en contact avec le coulis seau.
Le manchon SI comporte un alésage 85 dans lequel peut coulisser l'ensemble des plongeurs 86 et 87 du poinçon. Une bague d'étanchéité 87a empêche les fuites de l'air comprimé admis par l'entrée A pour faire avancer le manchon Sl comme décrit plus haut. Les plongeurs 86 et 87 coopèrent avec le poinçon P1 en agissant sur'la tête 68 de celui-ci. Un bloc 89, solidaire du coulisseau, est en con- tact avec le plongeur 87 pour refouler le poinçon dans l'ébauche quand le cou- lisseau avance. Le bloc 89 est alésé en 90 pour recevoir le plongeur 91 du mécanisme arracheur qui fonctionne pendant le recul du poinçon.
Une came F se trouve sur le trajet du plongeur 91 et intervient pour 1-1 arrachage de la ma- nière décrite ci-après. Le manchon arracheur 94 correspond au manchon 32 dont question plus haut mais il fonctionne d'une manière différente. Il entoure le plongeur P1 et son extrémité arrière porte un rebord 95.
Le manchon 94 peut être déplacé vers l'extérieur par deux plongeurs qui agissent sur le rebord
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95 et qui sont sollicités par des ressorts l ogês dans les blocs 86 et 87. polir maintenir, 'en même temps, le manchon arracheur 94 contre la tête de L'ébauche et pour dégager le poinçon Pl hors de celle-ci après que le man- chon SI a été écarté, on a recours à deux cames 100 logées dans des enco- ches appropriées 99 du bloc 86.Celui-ci agit alors comme un épaulement, orienté vers l'ébauche, pour recevoir la poussée des cames 100. Celles-ci sont Maintenues en place par friction et par des billes 101 sollicitées par des ressorts 102 qui prennent, appui sur des bouchons filetés 103.
Les cames agissent comme des organes d'écartement quand le coulisseau agit sur elles en tendant à écarter le manchon arracheur 94 et le bloc 86, comme dé- crit ci-après.
Le fonctionnement du mécanisme arracheur est expliqué à l'aide des figures 19 à 22 pour lesquelles la constitution du coulisseau. entêteur et du mécanisme arracheur a été réduite à ses éléments essentiels? avec l'in- tervention d'une came CI quicommande ce fonctionnement. Le coulisseau Hl peut se déplacer horizontalement dans un sens et dans l'autre dans le bâti de la machine.L'arbre de commande 110 porte la came CI et un bouton de mani- velle 111 entraîne une biellette 112 qui actionne le coulisseau en étant ar- ticulée à celui-ci en 113. Le plongeur 91 coopère avec un bras F qui est ar- ticulé en 120 au bâti et qui porte un galet 121 roulant sur le contour de la came CI.
Pour conserver le contact entre le galet 121 et la came C1 pendant l'arrachage on a recours à un ressort 124 agissant sur un écrou vissé sur la tige 123 qui est articulée en 122 au bras F. Ce ressort 124 prend appui sur le fond d'une boite 125 fixée au bâti. L'arbre 110 tourne dans le sens de la flèche et la came CI comporte une partie 130 concentrique à l'axe de cet ar- bre 110 ainsi que des parties 131 et 132 qui sont plus voisines de cet axe, Pour commander le bras F pendant le recul du coulisseau on utilise un galet 127 monté sur ce bras et qui est sollicité vers une surface camée 128 du cou- lisseau.
Quand le coulisseau achèvera sa course vers l'avant, le bloc 89 vient en contact avec les plongeurs 87 et 86 qui supportent le plongeur P1 pour l'introduire dans l'ébauche. Comme décrit, le manchon S1 a été engagé sur la tête de l'ébauche pour enserrer celle-ci pendant le poinçonnage et en faisant intervenir l'air comprimé admis en A. A la fin de l'avancement, les organes occupent la position montrée sur la figure 19 et à ce moment, la par-: tie 130 du contour de la came Cl est venue en regard du galet 121, cette par- tie 130 étant concentrique à l'arbre 110.
Par conséquent, si le plongeur 91 a une longueur convenable et si un léger jeu existe, de préférence, entre les organes;, on obtient par la rotation de l'arbre 110 dans le sens de la flèche que le plongeur 91 en conserve la même position par rapport à la matrice sans affecter remplacement du poingon.
Sur la figure 20 on montre les organes quand une partie de la cour- se de recul a eu lieu et juste avant le moment où le dégagement du poinçon hors de l'ébauche commence. La partie concentrique 130 de la came 01 est sur le point de quitter. le galet 121 et le manchon 80 se déplace avec le coulis- seau et vient en contact avec le rebord 84 du manchon Si, qui enserre l'ébau- che. De cette manière le coulisseau dégage la manchon SI de l'ébauche et celle- ci cesse d'être enserrée. En même temps, la partie concentrique 130 de la ca- me maintient le plongeur 91 et le poinçon Pl à la même position par rapport à la matrice pour retenir l'ébauche dans celle-ci pendant que le manchon SI est dégagé de la tête de l'ébauche.
Pendant cette partie de la course de re- cul, la face interne du manchon SI est venue en contact avec les extrémités dépassantes des cames d'écartement 100. Quand la course de recul du coulisseau se poursuit, on obtient le maintien de l'ébauche dans la matrice pendant le dégagement du poinçon hors de l'ébauche.
Sur la figure 21, la partie en retrait 131 de la came C1 passe sous le galet 121 du bras F et permet à celui-ci de s'incliner progressivement .vers la gauche. De même, le contact du manchon C1 avec les cames 100 fait agir celles-ci sur-le plongeur 86, commandé par l'ensemble de ces cames, de sorbe que le sens de la pression exercée par le coulisseau est inversé et cette
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pression agit sur le rebord 95 du manchon arracheur 94.En d'autres mots,
le manchon 94 est sollicite vers 'le. droite alors que le poinçon P1 et les plon- geurs 36 et ?il le sont vers la gauche par des forces opposées.
Dans ces con- ditions, le dispositif fonetionne pem@ent cette phase de manière à faire re- culer le poinçon en concordance avec le profil de la came C1 pendant que le mécamisme arracheur maintient l'ébauche fen@ement dans la matrice. Finale- ment,le manchon SI vient en contact avec le plongeur 86 du poinçon Pl et avec l'épaulement 95 du manchon arracheur 94 de sorte que le poinçon et le manchon sont écartés tous deux de la matrice,.
On voit sur la figure 22, lorsque le coulisseau a reculé complète- ment, que le bras F est écarté de la surface camée 133 du coulisseau à l'aide du galet 127 qui roule sur la surface casée 128 de celui-ci et que l'ébauche 05 est expulsée hors de la matrice par le doigt K4. Quand le coulisseau se déplace dans l'autre sens, le bras F se redresse et son galet 121 vient ::;' en- gager sur la came C1 et le bras s'intercale à nouveau entre cette came et le plongeur 91 et le fonctionnement, se termine.
Avec le dispositif, tel que dé- crit, le plongeur 91 ou.le manchon arracheur 94 peut être raccourci un peu pour procurer un jeu suffisant quand l'ouvrage a une longueur excessive ou la cane C1 peut avoir des tolérances telles que l'on obtienne le même effet. Néanmoins, quand le coulisseau entêteur recule, la réaction équilibrée des cames 100 sur le manchon arracheur et sur le plongeur 86 absorbe sans tarder tous les jeux qui peuvent exister de sorte que l'ébauche est maintenue fermement dans la ma- trice pendant que le poinçon Pl est dégagé hors de l'ébauche.
Les figures 23 à 26 montrent en détail l'outil et la matrice éta- blis selon l'invention et qui peuvent être utilisés de pair avec l'un ou l'au- tre des mécanismes arracheurs décrits plus haut. Dans le manchon enserreur SI est ménagée une cavité conique 93a qui, pour la position montrée, entoure la tête de l'ébauche O4.
Sur la figure 23 les organes sont montrés dans la posi- tion qu'ils occupent peu avant le début du poinçonnage et on voit un interval- le conique T qui existe entre la tête de l'ébauche et le manchon. Quand le poinçon avance pour creuser la tête (figure 24) le métal se défome d'abord radialement et remplit 1''intervalle conique T jusque a ce que le métal vienne en contact avec la paroi du manchon comme visible sur cette figure 24. Quand le poinçon T1 continue à avancer, on obtient l'extrusion du métal de l'ébau- che dans une direction opposéeà celle du mouvement du poinçon.
Si le manchon S1 était cylindrique, il se produirait une abrasion et une usure de la matrice et du poinçon par le refoulement du métal en contact des parois de ceux-ci.
Par contre, quand la partie intéressée de la paroi est conique, comme montré sur les figures 23 à 26 on obtient au début de l'extrusion que le métal s'écou- le vers la gauche de ces figures et s'écarte continuellement de la face inter- ne du manchon pour la raison que le diamètre du débouché vers lequel le métal reflue, augmente progressivement
La figure 26 montre, à plus grande échelle, une partie du disposi- tif ainsi- que les états du métal de l'ébauche tels que ce métal se présente sur la figure 24 et sur la figure 25 (quand le poinçonnage est terminé), ces états étant superposés.
On voit qu'un point donné et quelconque de l'ébauche, par exemple le point Y, se déplace pour ainsi dire axialement pendant l'extru- sion comme indiqué par la droite x-x. Par conséquent, immédiatement après que le poinçon a atteint la position de la figure 24, chaque point de l'ébauche., qui auparavant était en contact avec la paroi du manchon, s'écarte de lui- même de celui-ci et reste éloigné, en substance, dudit manchon. De toute façon, le métal n'exerce aucun grand effort sur celui-ci.
Bien que le métal ait une tendance à s'écarter de lui-même de la paroi du manchon, celui-ci n'exerce pas un effet de retenue sur le métal dans le cas où un fluage radial et for- tuit se produit car le métal tend alors à se libérer de lui-même du manchon pendant que l'extrusion continue. La conicité est très faible et celle mon- trée sur le dessin est un peu exagérée de sorte que la forme du contour de la tête creuse de l'ébauche ne s'écarte pas fortement d.e la forme cylindrique.
Quand le manchon SI recule et se dégage de l'ébauche il agit comme une matri- ce et étire la tête de manière à lui donner une forme cylindrique, le diamètre du cylindre correspondant au diamètre minimum de l'alésage du manchon. En con- stituant l'organe enserreur de la tête de l'ébauche de manière que le métal
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subisse une extrusion vers l'arrière, chaque point du contour de cette tête tend à s'écarter de lui-même de la peroi du manchon ou analogue et on réduit notablement l'usure de cet organe ce qui permet d'effecteur le poinçonnage avec un effort moindre alorsque le poinçon s'use d'une manière moins pro- noncée.
Toutes ces particularités sont avantageuses non seulement du point de vue de la durée d'usage de l'outil mais également de celui de la réduc- tion du travail à froid de l'ébauche.
Gomme il va de soi et comme il résulte déjà. de ce qui précède on peut apporter diverses modifications ou variantes aux dispositifs tels que décrits sans sortir des limites de protection de l'invention.
La manière dont les organes montrés sur la figure 7, sont assemblés peut être modifier le'mode de montage indiqué sur cette figure étant donné uniquement à titre d'exemple d'undispositif pour lequel l'usinage et l'assemblage des diffé- rents organes sont commodes.La forme des cames qui coopèrent avec le méca- nisme arracheur, peut être modifiée;
, la condition importante à remplir étant que le manchon arracheur doit occuper une position convenable au bout de sa course d'avancement et que le recul du manchon se fasse après que le manchon lui-même à reculé
Bien que l'on préfère, comme montré sur les 'figures 1 et 2, débu- ter avec une opération d'extrusion plutôt qu'avec une opération d'entêtage, les compétences savent bien que l'on pourrait commencer avec un ouvrage, formé par un tronçon de tige ou de fil,
dont le diamètre correspondrait à ce- lui de l'encoche 1 de la matrice Dl pour déformer l'extrémité de cet ouvrage en vue d'obtenir la tête 6 indiqué sur les figures 2 et 3 . Le choix du dé- but par une extrusion ou un entêtage dépend fortement des dimensions relatives de la tête et de la queue, de la profondeur que l'on veut donner à la cavité ménagée dans la tête et de la nature de la matière constituant l'ouvrage.
L'expression "travail à froid" doit être comprise dans son sens usuel, c'est-à-dire comme étant un travail qui se fait à une température in- férieure à celle à laquelle se produit une croissance rapide des grains du Etal ou une recristallisation, L'objet de l'invention est particulièrement avantageux et utile dans la sone des températures inférieures pour le travail à froid car à ces températures, qui peuvent atteindre 200 à 260 , on évite les difficultés résultant de la formation de bavures:
, d'un coincement des pièces dans les matrices et d'un retrait du métal alors que le problème du dégage- ment net de l'ébauche est ainsi résolu d'une manière plus avantageuse.
La machine a été décrite en adoptante à titre d'exemple, la fabri- cation d'une ébauche pour obtenir une vis à tête creuse mais il est évident que le procédé et la machine suivant lesquels on laisse subsister autour de la tête de l'ébauche un intervalle libre et de forme appropriée ,pendant que l'on procède au poinçonnage s'appliquent à tout autre objet qui doit être creu- sé ou percé, par exemple à un écrou ou analogue.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de fabrication d'une pièce creuse, plus spécialement d'une pièce à tête creuse, dans lequel on soumet une ébauche à une extrusion pour former une queue, de section transversale réduite;, et une partie destinée à former -une tête et non encore travaillée, on déforme cette dernière partie pour obtenir une tête plus courte et de section transversale plus grande et on creuse la dite tête à froid et à l'aide d'un outil.