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PERFECTIONNEMENTS- APPORTES AUX MACHINES POUR FABRIQUER A FROID, DES PIECES
METALLIQUES CREUSES.
La présente invention est relative à des machines, dénommées en- têteuses, pour le travail à froid de pièces métalliques creuses, et elle con- cerne, plus spécialement, des machines de ce genre pour fabriquer des ébauches, des vis ou des boulons à tête creuse à partir de bouts de fils ou de tiges par un travail à froid du métal. Un type général de machine, qui convient à cet effet,. comprend un bâti, un bloc de matriçage avec plusieurs outils fa- gonneurs du métal et un mécanisme de¯transfert à mouvement intermittent, pour . déplacer l'ouvrage d'une des matrices vers une autre à un moment approprié.
La machine peut comporter également un mécanisme cisailleur pour découper une ébauche du fil ou de la tige formant l'ouvrage et un mécanisme de trans- fert pour amener les ébauches d'une matrice aune autre jusqu'à ce que'l'o- pération finale soit achevée. Ces machines comprennent généralement des moyens pour expulser les différentes ébauches hors des matrices respectives à des moments convenables afin qu'elles puissent être recueillies par le mécanisme de transfert.
Une grande partie des ennuis, résultant de la rupture des outils, est causée par le travail à froid de l'ébauche quand un outil ou poinçon est obligé de percer ou de creuser celle-ci. La pression axiale oblige l'outil à se déplacer verticalement et horizontalement dans un sens ou dans l'autre suivant l'importance du jeu qui existe nécessairement entre le coulisseau et ses guides. Toute usure qui se produit et tout défaut d'alignement qui peut exister entre ces organes aggravent cette défectuosité en exerçant une poussée latérale importante sur l'outil. Il en résulte une usure excessive et même une rupture de l'outil trempé.
Par la présente invention on a consta- té que le danger de fracture de l'outil peut être fortement réduit, dans ces conditions, si le poinçon est centré exactement par rapport à la partie de l'ébauche à poingonner ou à creuser quelle que soit l'emplacement du poin- gon par rapport à la partie de l'ébauche qui ne doit pas être poinçonnée et quelle que soit la relation existant entre le poingon et l'axe de la matrice.
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Selon l'invention, on obtient le centrage du poinçon par rapport à l'ébauche en ayant recours à un manchon de centrage monté sur l'outil et qui peut entou- rer le poinçon tout en ayant le même diamètre ou contour que celui de la tête de l'ébauche. Quand le coulisseau avance et quand le manchon 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.
Une autre cause de l'usure rapide de l'outil, pour les opéra- tions usuelles d'entêtage à froid et du genre de celles dont s'occupe l'in- vention, réside dans le fluage ou l'extrusion vers l'arrière du métal le long des parois de l'organe ou de la matrice qui soutiennent l'ébauche pendant le poinçonnage. Il en résulte non seulement un travail excessif à froid du mé- tal 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.
Ceci est obtenu en constituant de manière telle le manchon enserreur que le diamètre de son débouché, présenté au métal quand ce dernier est expulsé par extrusion dans une direction opposée à celle du mouvement du poinçon, aug- mente graduellement de sorte que le métal, au lieu d'avoir une tendance à être refoulé et à venir frotter le long de la paroi dudit manchon, s'écarte d'une manière continue et de lui-même de cette paroi. Ceci non seulement réduit fortement l'usure de l'outil ou de la matrice mais facilite également la pénétration du poinçon dans l'ébauche.
Avec des ébauches à parois minces, il est généralement désira- ble de confiner l'ébauche pendant le poinçonnage ou le creusage en vue d'é- viter l'extension ou dilatation de l'ébauche au delà de 'sa limite d'élas- ticité. Quand des ouvrages sont logés dans une matrice et quand ils sont poinçonnés ou creusés, le métal tend à se contracter ou à revenir élasti- quement à sa forme initiale quand le poinçon a dépassé une section déterminée 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 contracte autour de celui-ci.
Dans ces conditions et si l'on fait reculer le poinçon, ce dernier a une tendance à entraîner l'ébauche hors de la matrice. Même 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 puissant d'abrasion et de serrage de sorte que le poingon s'use rapidement. Un autre but de l'invention est de poinçonner l'ébauche pendant qu'elle est enserrée et en même temps de faci- liter le dégagement du poinçon tout en réduisant au minimum la tendance que présente le poinçon à dégager l'ébauche hors de la matrice.
Selon l'inven- tion, ceci peut être obtenu en enserrant la tête seulement pendant le poin- gonnage de sorte que la pression déformante, qui se produit pendant cette opération, cesse d'agir avant que le poinçon soit dégagé hors de la cavité de l'ébauche. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, on a recours à un manchon qui entoure la partie de l'ébauche à poinçonner ou à creuser, pendant l'opération du poinçonnage, en combinaison avec un mécanisme particulier, supporté par le coulisseau entêteur, pour maintenir l'ébauche au contact de la matrice et pour dégager le manchon de l'ébauche avant que le poinçon ne soit dégagé hors de celle-ci.
Pour maintenir l'ébauche au contact de la matrice pendant que l'on dégage le manchon et pendant qu'on retire le poinçon, on a recours à un nouveau mécanisme arracheur à effet positif. Bien que ce mécanisme soit porté par le coulisseau, ses organes sont convenablement positionnés par rapport à la matrice pendant le recul du coulisseau afin que l'organe arra- cheur prenne appui sur l'ébauche et la maintienne pour ainsi dire fixe par rapport à la matrice. Ceci est obtenu en réglant le mouvement du mécanisme arracheur d'une manière indépendante de celui du coulisseau entêteur et cela, de préférence, à l'aide d'un dispositif à came propre à immobiliser ce méca- nisme pendant que le coulisseau recule.
Un autre but de l'invention est d'obtenir un serrage de l'ébauche par la matrice et de faciliter la retenue de cette ébauche dans la matrice
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après le poinçonnage et pendant le dégagement du poinçon. A cet effet on ménage dans la matrice une cavité supplémentaire, propre à recevoir une partie de la tête de l'ébauche, afin que la pression déformante, en refou- lant la dite partie contre la paroi de la cavité, provoque une retenue fer- me de l'ébauche. La cavité de la matrice est assez peu profonde pour que la pression déformante, agissant à l'endroit où l'ouvrage a été creusé par le poinçon, puisse se manifester librement pour faciliter ainsi le dégagement du poinçon hors de l'ébauche.
La paroi de la dite cavité peut être légèrement conique pour augmenter la force de retenue agissant sur l'ébauche.
La machine, établie selon l'invention, sert à fabriquer des ob- jets creux, tels que des vis ou boulons à tête creuse à partir de tiges tron- çonnées et par un travail à froid du métal, cette machine comprenant une entêteuse à froid, un bâti, un porte-outils à mouvement alternatif et porté par ce bâti, ledit porte-outils supportant un outil et une matrice ainsi qu'un manchon et un poinçon co-axiaux, des moyens étant prévus pour déplacer le manchon par rapport à la matrice et pour'entourer une partie d'une é- bauche entêtée, des moyens pour déplacer le poinçon par rapport au manchon en vue de creuser partiellement et à froid ladite partie et pour refouler le métal de cette partie par extrusion le long de la paroi dudit manchon, des,
moyens pour retenir l'ébauche au contact de la matrice' et des moyens pour écarter le manchon de ladite ébauche.
L'invention a également pour objet une machine pour fabriquer des objets creux tels que des vis ou boulons à tête creuse et à partir de tiges tronçonnées par un travail à froid, cette machine comprenant un bloc de matriçage, un coulisseau entêteur à mouvement alternatif, un manchon cou- lissant sur ce coulisseau et un poinçon monté sur celui-ci, des moyens étant prévus pour faire avancer le manchon de manière qu'il entoure une partie de l'objet à poinçonner et d'autres moyens étant montés sur le coulisseau pour refouler le poinçon dans ledit objet, quand celui-ci est froid et après que ledit manchon est venu l'entourer,
la machine comprenant également des moyens pour dégager ledit manchon de l'objet avant que le poinçon ne soit retiré hors de celui-ci et des moyens pour retirer le poinçon hors de cet objet après que le manchon a été écarté dé celui-ci.
L'invention a également pour objet une machine pour fabriquer les objets creux tels que des vis ou boulons à tête creuse et à partir de tiges tronçonnées par un travail à froid du métal, ladite machine comprenant un bâti sur lequel sont montés un bloc de matriçage, un coulisseau entêteur à mouvement alternatif et un manchon coulissant dans lequel peut coulisser un organe arracheur ainsi qu'un poingon, des moyens étant prévus pour faire avancer le manchon jusqu'à ce qu'il entoure une partie de l'objet à creuser alors que le coulisseau comprend des moyens pour refouler le poingon dans l'objet après que le manchon est venu entourer une partie de celui-ci,
le manchon arracheur étant relié opérativement à un levier articulé au coulisseau et coopérant avec une came dont le contour est tel que la came provoque le recul du manchon arracheur avec un retard pour ce manchon par rapport au re- cul du coulisseau, pendant la partie initiale de la course de retour, la ma- chine comprenant également des moyens pour écarter le manchon de la partie de l'objet qui l'entourait avant que le poinçon ne soit dégagé ainsi que des moyens, commandés par le contact du coulisseau avec une partie du poin- gon, pour dégager ledit poinçon, pendant le recul du coulisseau, avant que le manchon arracheur n'ait été écarté dudit objet.
L'invention a également pour objet une machine pour fabriquer les objets creux, tels que des vis ou boulons à tête creuse et à partir des tiges tronçonnées par un travail à froid du métal, cette machine comportant une entêteuse à froid, un bloc de matriçage fixe et un coulisseau entêteur à mouvement alternatif, ledit coulisseau portant un poingon et un organe arracheur mobile par rapport à ce coulisseau, ladite entêteuse portant un support de came à une distance fixe dudit bloc de matrigage alors qu'une came et un levier coopérant avec cette came sont établis entre ledit sup- port et ledit organe arracheur,
un de ces éléments étant mobiles par rapport aux autres pendant le mouvement alternatif du coulisseau alors que la came
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a un contour tel qu'elle provoque le recul dudit organe arracheur en retard par rapport à celui dudit coulisseau pendant la partie initiale de la course de retour.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, plusieurs modes de réalisation de l'invention.
Les figures 1 et 2 montrent, en coupe axiale, le travail effec- tué 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 figure 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 matrice.
Les figures 4 et 5 montrent, en coupe axiale, le travail effec- tué par une deuxième matrice, la figure 4 montrant l'ébauche, sortant de la première matrice et placée en regard de la deuxième et la figure 5 montre l'entêtage achevé dans la deuxième matrice.
La figure 6 montre l'ébauche obtenue à la sortie de cette deu- xième matrice.
La figure 7 montre, à plus grande échelle, et en coupe, l'ensem- ble constitué par le manchon enserreur, par le poinçon et par l'organe arra- cheur, cet ensemble étant adjoint à la troisième matrice.,Cette figure 7 mon- tre également les phases initiales du travail final obtenu'dans cette matrice.
La figure 8 montre, en coupe (parties arrachées), une partie du mécanisme entêteur afin de montrer comment l'organe arracheur est retenu par une came fixe pendant que le coulisseau entêteur est animé d'un mouvement alternatif.
Les figures 9 et 9a montrent, respectivement en élévation et en coupe transversale selon 9A-9A figure 9, l'extrémité active du poinçon utili- sé pour obtenir une vis à tête creuse avec cavité hexagonale.
La figure 10 montre, semblablement à la figure 7, la fin du poin- çonnage obtenu à l'aide de la troisième matrice.
La figure 11 montre, semblablement ledit ensemble quand le coulisseau entêteur recule au-moment où le manchon a été dégagé hors de l'ob- jet entêté et au moment où le mécanisme est sur le point de dégager le poin- çon hors de la cavité qu'il a creusée.
La figure 12 montre, semblablement, ledit ensemble au moment où le poinçon est pour ainsi dire dégagé complètement hors de l'ébauche.
Les figures 13, 14 et 15 montrent une variante pour la matrice à l'aide de laquelle une partie de la tête est formée dans la matrice elle- memeo
Les figures 16 à 26 montrent un autre mode de réalisation du mé- canisme arracheur et une variante du mécanisme à poinçon et matrice.
Les figures 16 à 18 montrent respectivement en coupe longitudi- nale, en coupe transversale et en plan (parties arrachées), certaines par- ties du mécanisme de matriçage et d'arrachage.
Les figures 19 à 22 montrent, en coupe longitudinale schématique, un mécanisme simplifié du poinçon et de la matrice, ce mécanisme étant logé dans le coulisseau entêteur, ainsi que la commande à came de l'organe arra- cheur. La figure 19 montre également le mécanisme à la fin du poinçonnage, la figure 20 le manchon enserreur quand il est dégagé hors de l'ébauche, la figure 21 le poinçon retiré hors de l'ébauche et la figure 22 le coulisseau entêteur à sa position reculée.
Les figures 23 à 26 montrent, en coupe et à plus grande échelle, la coopération entre le-manchon enserreur et l'ébauche pendant le poinçonnage.
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La figure 23 montre le poinçon quand il va venir en contact avec l'ébauchée
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 paroi latérale du manchon enserreur.
La figure 25 montre l'ébauche quand le poinçonnage est terminé.
La figure 26 montre, à une échelle encore plus grande, une par- tie de la figure 25 pour indiquer le fluage du métal.
Sur la figure 1 l'ébauche cisaillée O1 se trouve en regard de la première matrice D1. La machine comprend une cisaille et un mécanisme de transfert pour découper l'ébauche et l'amener à l'endroit voulu.
Comme ces dispositifs peuvent être constitués d'une manière ap- propriée quelconque et comme ils sont bien connus, ils n'ont pas été montrés et décrits en détail. La matrice Dl, suivant un mode de réalisation préféré, comporte un passage cylindrique 1 de section transversale plus petite que celle de l'ébauche O1, ce passage pouvant être relié par un raccord conique 2 à une cavité circulaire 3 de la matrice et dont le diamètre est, en substan- ce, égal à celui de l'ébauche 01. L'outil Tl comprend une encoche 4 ayant la même section que la cavité 3 et la face externe de cet outil peut être chan- freinée, comme montré en 5, pour réduire son encombrement.
Après 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, pour refouler l'ébauche dans le passage 1, de section réduite, de la ma- trice, pour former la queue 7 par extrusion. La partie 6 de l'ébauche forme une tête qui, tout en ayant un diamètre plus grand que celui de la figure 7, ne subit qu'un travail à froid qui est réduit ou même nul. A la fin de cette opération 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 recueillie par un mécanisme de transfert venu en regard de la matrice.
La figure 3 montre l'ébauche 02 obtenue à la sortie de la pre- mière 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'é- bauche. La matrice comprend également une cavité conique 11 prolongée par u- ne partie cylindrique lla peu profonde et qui façonne la tête. L'outil T2 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 partie tronconique 18 et une face terminale arrondie 19.
Com- me cette opération correspond au premier travail à froid de la tête de l'é- bauche 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 deu- xième matrice.
Avant de poursuivre la description du cycle des opérations ef- fectuées selon la présente invention, on se réfère à la figure 7 pour dé- crire le mécanisme relatif à la troisième matrice. La coulisseau entêteur H,
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qui peut coulisser de la manière usuelle et suivant un mouvement alternatif sur le bâti pour se rapprocher et s'écarter du bloc de matriçage, comporte en cet endroit un bossage annulaire 20 pour supporter l'outil et dans lequel est ménagé un alésage 21 pour recevoir un manchon enserreur S qui peut cou- lisser dans une douille de guidage 22 calée en 23 dans le bossage 20. Un rebord 24, à l'extrémité arrière du manchon 3, empêche le dégagement de ce- -lui-ci vers l'avant après le montage de ces différentes pièces.
Un poinçon P et un manchon arracheur 32 sont logés dans le man- chon S et sont maintenus dans celui-ci par un bouchon 25 engagé dans l'alé- sage 21 du bossage 20. Le bouchon 25 comporte un prolongement cylindrique 26 sur lequel le manchon S peut coulisser à l'aide de son encoche 27. Deux plon- geurs emboîtés 28 et 29 sont engagés sur la tête 30 du poinçon P et cet en- semble ainsi que le manchon arracheur 32 sont logés dans l'encoche 27 du man- chon 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 man- chon arracheur 32 coulisse dans l'alésage 33, ce manchon a également un dia- mètre extérieur 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- mécanisme 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 plongeurs 28 et 29 du poingon en étant rendues solidaires de toute manière appropriée d'un plongeur 37. Un prolongement 38 du plongeur 37 a une tête arrondie 39 pour coopérer avec la face active 40 d'une came C montée sur un axe 41 tourillonné dans le coulisseau entêteur. La came C est comman- dée 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 parallèle à l'axe du bouchon 25, pour agir sur la face avant de ce- lui-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 incli- née 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 C.
La came C 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 coulisseau, 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 6. 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 man- chon arracheur reste immobile 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 constaté 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 poin- çon pendant le poinçonnage. Evidemment la forme du poinçon peut être modi- fiée 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
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seulement été soumise à 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 poingon est introduit dans l'é- bauche par le contact du plongeur 28 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 former 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 intervalle V subsiste. Une méthode avantageuse pour faire a- vancer 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'ouverture 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 figure 7, la came C puisse être déplacée vers la gauche par la réaction du manchon 32 et du plongeur 37 sur la tête de l'ébauche 03.
La rampe 61 de la came 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 décrit.
La figure 10 montre la fin du poinçonnage, le coulisseau ayant avancé complètement. La partie 31 du poinçon a formé une cavité dans la tête de l'ébauche ce qui donne l'ébauche finale 04. Le poingonnage a lieu sans 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 continué à reculer par rapport au coulisseau pendant la fin de l'avancement du poinçon et la came 39 est agencée, 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 11 montre le début du recul 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 mais dès que le léger intervalle entre la tête de l'ébauche et l'extrémité du manchon 32 est absorbé, l'ébauche ne peut plus avancer. Quand le recul continue, la came fixe 39 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 immo- bile par rapport à la matrice.
Pour la position de la figure 11, une partie arrière de la douille de guidage 22 est venue en contact avec le rebord 24 du manchon ar- racheur S et a écarté ce dernier de la tête de l'ébauche. L'arrivée d'air comprimé peut être interrompue à la fin de course. Un épaulement 33a du man- chon S est mis en contact avec les plongeurs 28 et 29 qui entourent la tête 30 et le plongeur P. Quand le coulisseau continue à reculer au delà de la position de la figure 11, on obtient le dégagement du poingon P hors de l'é- bauche 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'outil sont réduites au minimum.
Sur la figure 12 le coulisseau a reculé davantage jusqu'au point où l'extrémité du poinçon P est sur le point de quitter l'ébauchée La came fixe 59 continue à refouler la came C vers la droite pour maintenir le manchon arracheur 32 contre la tête de l'ébauchede sorte que le poin- gon peut être dégagé sans que l'ébauche sorte de la matrice.
A ce moment le manchon S est nettement écarté de la tête de l'ébauchée
Immédiatement après la position, montrée sur la figure 12, le poingon est complètement dégagé hors de l'ébauche et un recul ultérieur du coulisseau 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 6la de la came
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59 de sorte que le manchon 32 devient maintenant fixe par rapport au coulis- seau 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 expul- seur K3 peut dégager l'ébauche hors de la matrice D3 au moment approprié.
L'é- bauche 04 tombe sur un plan incliné ou est recueillie par un mécanisme de transfert ou analogue suivant la constitution de la machine et les opéra- tions d'usinage que l'ébauche doit .encore subir.
On se rend compte que l'invention permet d'obtenir un objet métallique 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 mi- nimum le fluage à froid du métal et l'usure des matrices. Bien qu'on ait façonné la tête de manière telle qu'elle soit exactement enserrée et formée par le manchon S, celui-ci peut être dégagé aisément pour permettre une légè- re extension de l'ébauche entêtée pendant le dégagement du poinçon.
L'examen des figures 7 et analogues montre que le poinçon est centré par rapport à l'alésage 33 du manchon S et comme celui-ci entoure la tête de l'ébauche fi- nie, 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 métal à exercer une pression latérale sur le poinçon ce qui pourrait don- ner lieu à la rupture de celui-ci. De plus, le manchon et le poinçon sont dégagés l'un et l'autre et reculent, pendant que l'ébauche reste engagée dans la matrice, à cause de l'agencement du mécanisme arracheur.
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 com- prend une encoche 70 qui n'est pas assez profonde pour que son bord entoure une partie appréciable de la partie creusée de la tête. Quand le manchon S est écarté, l'extrémité libre de l'ébauche entêtée peut se dilater pour faci- liter le dégagement du poinçon, comme décrit plus haut. Cette variante pré- sente cette autre particularité que la pression, due au poingonnage, et qui est exercée sur la tête, tend à refouler le métal contre les parois de l'en- coche 70 de la matrice et il en résulte, même quand le manchon S a reculé, que la matrice D4 tend à agripper l'ébauche fortement et permet le dégagement du poinçon.
On pourrait, dans ces conditions, supprimer le manchon arracheur et son mécanisme à came et se baser uniquement sur l'agrippage da 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 si 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'é- chappement de l'air ou de tout autre fluide. Par contre, quand une encoche est prévue dans la matrice il peut être désirable d'avooir recours à ces passages. Ceux-ci sont tellement petits qu'une partie réduite seulement de l'ébauche est déformée en pénétrant dans ceux-ci. On peut d'ailleurs donner aux débouchés des passages 71 et 72 des dimensions telles 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 augmen- ter l'effet d'agrippage exercé par un mandrin sur la tête de l'ouvrage au cours des opérations 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 32 soit refoulé contre l'ébauche ce qui peut abimer ou déformer le manchon et/ou l'ébauche.
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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'é- bauche que normalement ce qui soumettrait les organes à des sollicitations relativement réduites.
Les figures 16 à 18 montrent certains détails de ce mécanisme arracheur, le coulisseau. Hl portant l'outil Tl et le manchon SI agissant comme une partie de la matrice pendant le poinçonnage. La matrice D4 compor- te un doigt expulseur ordinaire K4 et l'ébauche 05 est montée sur la figure 16 après avoir été poinçonnée. Le manchon SI est maintenu dans le coulisseau par un organe de retenue 80 et une clavette 81 ou analogue. Le manchon SI est logé exactement dans l'alésage 82 du manchon 80. Celui-ci porte à l'arriè- re un rebord 84 qui le retient dans le coulisseau et intervient pour faire reculer le manchon quand ledit rebord vient en contact avec le coulisseau.
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 man- chon Sl comme décrit plus haut. Les plongeurs 86 et 87 coopèrent avec le poinçon Pl en agissant sur la tête 88 de celui-ci. Un bloc 89, solidaire du coulisseau, est en contact avec le plongeur 87 pour refouler le poinçon dans l'ébauche quand le coulisseau avance. Le bloc 89 est alésé en 90 pour rece- voir 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 l'arrachage de la manière 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 Pl 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 95 et qui sont, sollicités par des ressorts logés dans les blocs 86 et 87. Pour maintenir, en même temps, le manchon arracheur 94 contre la tête de l'ébauche et pour dégager le poin- çon Pl hors de celle-ci après que le manchon Sl a été écarté, on a recours à deux cames 100 logées dans des encoches 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 dés billes 101 sollicitées par des ressorts 102 qui prennent appui sur des bouchons filetés 103.Les cames agissent comme des organes d'écar- tement quand le coulisseau agit sur elles en tendant à écarter le manchon arracheur 94 et le bloc 86, comme décrit 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'intervention d'une came Cl qui commande 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 Cl et un bouton de manivelle 111 entraine une biellette 112 qui actionne le coulisseau en étant articulée à celui-ci en 113. Le plongeur 91 coopère avec un bras F qui est articulé en 120 au bâti et qui porte un galet 121 roulant sur le con- tour de la came Cl. Pour conserver le contact entre le galet 121 et la came Cl 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 Cl comporte une partie 130 concentri- que à l'axe de cet arbre 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 sur- face camée 128 du coulisseau.
Quand le coulisseau achève 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 SI 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,
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les organes occupent la position montrée sur la figure 19 et à ce moment la partie 130 du contour de la came 'ci est venue en regard du galet 121, cette partie 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 conserve la même position par rapport à la matrice sans affecter l'emplacement du poinçon.
Sur la figure 20 on montre les organes quand une partie de la course de recul a eu lieu et juste avant le moment où le dégagement du poin- gon hors de l'ébauche commence. La partie concentrique 130 de la came C1 est sur le point de quitter le galet 121 et le manchon 80 se déplace,avec le coulisseau et vient en contact avec le rebord 84 du manchon Sl, qui enserre l'ébauche. De cette manière le coulisseau dégage le manchon Sl de l'ébauche et celle-ci cesse d'être enserrée.
En même temps, la partie concentrique 130 de la came maintient le plongeur 91 et le poingon 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 recul, la face interne du manchon Sl 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 poingon 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 progressi- vement vers la gauche. De même, le contact du manchon Sl avec les cames 100 fait agir celles-ci sur le plongeur 86, commandé par l'ensemble de ces cames, de sorte que le sens de la pression exercée par le coulisseau est inversé et cette pression agit sur le'rebord 95 du manchon arracheur 94. En d'autres mots, le manchon 94 est sollicité vers la droite alors que le poingon Pl et les plongeurs 86 et 87 le sont vers la gauche par des forces opposées. Dans ces conditions, le dispositif fonctionne pendant cette phase de manière à faire reculer le poingon en concordance avec le profil de la came Cl pen- dant que le mécanisme arràcheur maintient l'ébauche fermement dans la matrice.
Finalement, le manchon Sl 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 complè- tement, que le bras F est écarté de la surface camée 133 du coulisseau à l'ai- de du galet 127 qui roule sur la surface camée 128 de celui-ci et que l'é- bauche 05 est expulsée hors de la matrice par le doigt K4. Quand le coulis- seau se déplace dans l'autre sens, le bras F se redresse et son galet 121 vient s'engager sur la came Cl et le bras s'intercale à nouveau entre cette came et le plongeur 91 et le fonctionnement se termine. Avec le dispositif, tel que décrit, le plongeur 91 ou le manchon arracheur 94 peut être raccour- ci un peu pour procurer un jeu suffisant-quand l'ouvrage a une longueur excessive ou la came 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 matrice pendant que le poingon Pl est dégagé hors de l'ébauche.
Les figures 23 à 26 montrent en détail l'outil et la matrice établis selon l'invention et qui peuvent être utilisés de pair avec l'un ou l'autre des mécanismes arracheurs décrits plus haut. Dans le manchon en- serreur 81 est ménagée une cavité conique 93a qui, pour la position montrée, entoure la tête de l'ébauche 04. Sur la figure 23 les organes sont montrés dans la position qu'ils occupent peu avant le début du poingonnage et on voit un intervalle conique T qui existe entre la tête de l'ébauche et le manchon. Quand le poingon avance pour creuser la tête (figure 24) le métal se déforme d'abord radialement et remplit l'intervalle conique T jusqu'à ce que le métal vienne en contact avec la paroi du manchon comme visible sur cette figure 24.
Quand le poinçon Tl continue à avancer, on obtient l'ex- trusion du métal de l'ébauche dans une direction opposée à celle du mouvement
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du poingon. Si le manchon SI était cylindrique, il se produirait une abrasion et une usure de la matrice et du poinçon par le refoulement du métal au 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'écoule vers la gauche de ces figures et s'écarte continuellement de la face interne du manchon pour la raison que le diamètre du débouché, vers lequel le métal reflue, augmente pro- gressivement.
La figure 26 montre, à plus grande échelle, une partie du dis- positif ainsi que les états du métal de l'ébauche tels que ce métal se pré- sente sur la figure 24 et sur la figure 25 (quant le poinçonnage est terminé), ces états étant superposés. On voit qu'un point donné et quelconque de l'é- bauche, par exemple le point Y, se déplace pour ainsi dire axialement pen- dant l'extrusion comme indiqué par la droite x-x. Par conséquent, immédia- tement après que le poingon a atteint la position de la figure 24, chaque point de l'ébauche, qui auparavant était en contact avec la paroi du manchon, s'é- carte 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 par un effet de retenue sur le métal dans le cas où un fluage radial: et fortuit 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 montrée 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 de la forme cylindrique. Quand le manchon Sl recule et se dégage de l'é- bauche il agit comme une matrice 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 constituant l'organe enserreur de la tête de l'ébauche de manière que le métal subisse une extrusion vers l'ar- rière, chaque point du contour de cette tête tend à s'écarter de lui-même de la paroi du manchon ou analogue et on réduit notablement l'usure de cet organe ce qui permet d'effectuer le poinçonnage avec un effort moindre alors que le poingon s'use d'une manière moins prononcée. Toutes cesparticularités sont avantageuses non seulement du-point de vue de la durée d'usage de l'ou- til mais également de celui de la réduction du travail à froid de l'ébauche.
Comme 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 modifiée, le mode de montage indiqué sur cette figure étant donné uniquement à titre d'exemple d'un dispositif pour lequel l'usinage et l'assemblage dés diffé- rents organes sont commodes. La forme des cames, qui coopèrent avec le mé- canisme arracheur, peut être modifiée, la condition importante à remplir é- tant que le manchon arracheur doit occuper une positipn convenable au bout de sa course d'avancement et que le recul du manchon se fasse après que le manchon lui-même a reculé.
Bien que l'on.préfère, comme montré sur les figures 1, 2 débuter 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 trongon de tige ou de fil, dont le diamètre correspondrait à celui de l'encoche 1 de la matrice Dl pour déformer l'extrémité de cet ouvrage en vue d'obtenir la tête 6 indiquée sur les figures 2 et 3. Le choix du début 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 infé- rieure à celle à laquelle se produit une croissance rapide des grains du métal ou une recristallisation. L'objet de l'invention est particulièrement avantageux et utile dans la zone des températures inférieures pour le tra- vail à froid car à ces températures, qui peuvent atteindre 200 à 260 , on
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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 dégagement net de l'ébauche est ainsi résolu d'une manière plus avan- tageuse.
La machine a été décrite en adoptant, à titre d'exemple, la fa- brication d'une ébauche pour obtenir une vis à tête creuse mais il est évi- dent 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 creusé ou percé, par exemple à un écrou ou analogue.
REVENDICATIONS.
1. Machine pour fabriquer, à froid, des pièces métalliques creu- ses, telles que des vis ou boulons à tête creuse, à partir de fils ou tiges tronçonnés, ces machines comprenant une entêteuse à froid, un bâti et un porte-outils qui peut être déplacé suivant un mouvement alternatif par rap- port audit bâti, la dite machine comprenant un porte-outils qui supporte un outil et une matrice ainsi qu'un manchon et un poinçon co-axiaux, des moyens pour déplacer le manchon par rapport à la matrice en vue d'entourer une par- tie d'une ébauche entêtée, des moyens pour déplacer le poinçon par rapport au manchon pour creuser partiellement et à froid ladite partie et pour re- fouler le métal de cette partie par extrusion le long de la paroi dudit manchon, des moyens pour retenir l'ébauche au contactde la matrice et des moyens pour'écarter le manchon de' ladite ébauche.