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La présente invention concerne un procédé et un outil pour percer des trous dans des lingots.
Pour percer des trous dans des lingots, appelés à âtre ultérieurement emmanchés sur des pièces étirées ou embouties, on procédait jusqu'à préqent à des perçages par enlèvement de matière après refroidissement. Ce mode d'usinage a l'inconvénient de soumettre les outils de coupe et de forage à une usure excessivement élevée en raison de la présence à l'intérieur des lingots de retas- sures, de grains de sable et d'autres impuretés. La dé- pense d'énergie et l'usure des machines sont également considérables. Pour former des trous de grand diamètre relativement de faible longueur dans les lingots, on uti- lise des mandrins annulaires non refroidis. On rencontre alors de grandes difficultés pour extraire ultérieurement le noyau refroidi du mandrin.
Pour percer des trous re- lativement petits, l'utilisation d'un mandrin annulaire non refroidi s'avère impraticable.
La présente invention propose un procédé'pour percer des trous,dans des lingots ou similaires, dans le- quel les dimensions des trous à produire ne jouent prati- quement aucun r8le. Le procédé de l'invention et l'uti- lisation de l'outil créé pour sa mise en pratique permet d'exécuter sans aucune difficulté et de façon très simple n'importe quel perçage dans des lingots.
Selon la présente invention, on procède au per- çage de lingots, blocs, etc... à chaud, de préférence à des températures comprises entre 800 et 1100 , en utili- sant un mandrin-annulaire qui, comme les mandrins tubulai- res connus, est refroidi pendant 1'opération. L'introduc- tion de l'agent de refroidissement jusqu'au bord d'attaque
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du mandrin et son évacuation s'effectuent, de préférence, par des voies séparées à l'intérieur du mandrin, au con- tact direct des parois extérieure et intérieure du mandrin annulaire.
Lorsqu'on utilise un mandrin annulaire dont l'alésage est plus étroit au voisinage de la tête du man- drin, l'arrivée de l'agent de refroidissement jusqu'à la pointe du mandrin s'effectue par l'intérieur de celui-ci au contact direct de ses parois intérieure et extérieure, tandis que son retour a lieu entre la paroi intérieure du mandrin et le noyau de perçage enlevé de la pièce.
Un mandrin creux pour la mise en oeuvre du pro- cédé de l'invention se compose, de préférence, de deux tubes essentiellement concentriques dans lequel l'espace compris entre les tubes reçoit l'agent de refroidissement.
Le retour de l'agent de refroidissement peut s'effectuer, soit entre le noyau et le tube intérieur, en prévoyant dans ce dernier de petites lumières à proximité de la tête, soit en formant deux groupes de canaux dans l'espa- ce annulaire compris entre les tubes concentriques, dont l'un sert à amener l'agent de refroidissement à la tête du mandrin et l'autre à le ramener à l'endroit où sont raccordés les conduits de circulation. De préférence, les canaux sont formés en munissant au moins l'un des deux tubes concentriques, de préférence le tube intérieur, de nervures qui servent en même temps au renforcement mutuel des deux tubes.
Dans le cas de nervures disposées entre les tubes concentriques, celles-ci sont alternativement per- cées, au voisinage de la tête du mandrin, d'une ouvertu- re ou lumière de retour de façon que l'agent de refroidis- sement trnverse l'une des rainures formées entre les ner- vures en direction de la tête, puis emprunte la rainure
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voisine pour remonter vers la sortie. L'outil qui vient d'être décrit permet de percer sans difficulté des trous dans des blocs portés à des températures d'environ 800 à
1100 . La pression exercée sur le mandrin est appliquée au moyen d'un poinçon, attaquant l'extrémité du mandrin opposée à sa tête. Le noyau de matière enlevée par le mandrin traverse ce dernier et peut sans difficulté être extrait à son extrémité opposée.
Pour que le noyau passe facilement à travers le,,,' mandrin et pour assurer à cette fin un jeu entre le tube intérieur et ce noyau, il est prévu, selon une autre ca- ractéristique de l'invention, de donner à la section li- bre de la' tête du mandrin, dans la région correspondant approximativement à son tiers antérieur, une ouverture ayant un diamètre plus petit que le diamètre intérieur de la partie restante du mandrin, dé façon que le diamètre de l'ouverture du mandrin détermine le diamètre du noyau.
On a constaté qu'il était possible, en donnant au mandrin une longueur suffisante, de refouler à une pro- fondeur quelconque des noyaux ayant jusqu'à 40 mm d'épais- seur.
Pour le refroidissement, on peut utiliser un agent liquide tel que l'eau, mais selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, celui-ci s'effectue au moyen d'eau pulvérisée à l'air comprimé, procédé qui assure une dissipation particulièrement énergique de la chaleur. Le cas échéant, on pourrait également utiliser un agent de refroidissement gazeux tel que l'air, par exemple.
Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'outil de l'invention, le tube extérieur est pourvu d'une rayure hélicoïdale obligeant le mandrin d'exécuter un mouvement de rotation pendant son refoulement dans la
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matière, ce qui assure son guidage axial.
En se référant au dessin : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un mandrin de perçage creux conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue arrière du mandrin de la figure 1, suivant la ligne A-B de la figure 1 dans le sens de la flèche, et - la figure 3 est une coupe du mandrin de la figure 1 suivant la ligne C-D de cette figure, en regar- dant dans le sens indiqué par la flèche.
Le mandrin de perçage suivant l'invention se compose de deux tubes 1 et 2 qui, à leur extrémité anté- rieure, sont reliés à la tête 3 du mandrin. L'espace compris entre les tubes 1 et 2 est ponté par des nervu- res 4 comme le montre la figure 3. A l'endroit du raccor- dement des tubes intérieur et extérieur, la tête 3 du mandrin présente des ouvertures ou lumières de retour 5.
A l'autre extrémité du mandrin se trouve la surface d'ap- plication 6 destinée au poinçon, non représenté, exer- çant la pression de perçage. La partie postérieure du mandrin porte une tête de raccordement 7 pour la circula- tion de l'agent de refroidissement. Dans cette tête débouchent des conduits d'arrivée et de retour de l'agent de refroidissement, comme le montre la figure 3. Célui- ci arrive par le conduit 8 dans un conduit annulaire 9 d'où il accède aux rainures 10 ménagées entre les nervu- res 4. L'agent de refroidissement gagne la tête 3 du man- drin en suivant les rainures puis, en traversant la lumiè- re de retour 5 de la rainure adjacente, regagne le conduit de sortie 11 de la tête de raccordement 7.
Le pas échéant, la tête 3 pourrait être pourvue extérieurement de rayures hélicoidales facilitant la pénétration axiale du mandrin dans le lingot. En 12 se trouve le rétrécissement du
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diamètre intérieur du tube intérieur dans le tiers anté- rieur de la tête du mandrin; on obtient ainsi que le noyau coulissant le long du tube intérieur présente un diamètre inférieur'à celui de ce dernier. Dans ce mode de réalisa- tion, il est possible, et parfois même avantageux, que le . retour de l'agent de-refroidissement ne s'effectue pas par les rainures voisines des'rainures d'arrivée, mais à tra- vers l'espace annulaire 15 qui se forme entre le noyau
13 et la paroi intérieure 14 du tube intérieur en ména- geant à cette fin des orifices 16 dans la tête.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit, qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple, et auquel de nom-. breuses modifications peuvent être apportées sans sortir pour autant du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
L'invention concerne notamment :
1 ) Un procédé pour le perçage à chaud de lingots 'ou analogues, au moyen d'un mandrin annulaire, caractéri- sé en ce que le mandrin annulaire est refroidi pendant l'opération.
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The present invention relates to a method and a tool for drilling holes in ingots.
To drill holes in ingots, called to hearths subsequently fitted onto stretched or stamped parts, we used to drill holes by removing material after cooling. This method of machining has the disadvantage of subjecting the cutting and drilling tools to excessively high wear due to the presence inside the ingots of retasures, grains of sand and other impurities. Energy expenditure and machine wear are also considerable. To form large diameter holes of relatively short length in the ingots, uncooled annular mandrels are used. Great difficulties are then encountered in subsequently extracting the cooled core from the mandrel.
For drilling relatively small holes, it is impractical to use an uncooled ring mandrel.
The present invention provides a method for drilling holes, in ingots or the like, in which the dimensions of the holes to be produced play virtually no role. The method of the invention and the use of the tool created for its practice makes it possible to carry out any drilling in ingots without any difficulty and very simply.
According to the present invention, the drilling of ingots, blocks, etc., is carried out hot, preferably at temperatures between 800 and 1100, using an annular mandrel which, like the tubular mandrels known, is cooled during the operation. The introduction of the coolant to the leading edge
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of the mandrel and its evacuation preferably takes place through separate channels inside the mandrel, in direct contact with the outer and inner walls of the annular mandrel.
When using an annular mandrel with a narrower bore in the vicinity of the mandrel head, the coolant reaches the tip of the mandrel through the inside of the mandrel. ci in direct contact with its inner and outer walls, while its return takes place between the inner wall of the mandrel and the drilling core removed from the part.
A hollow mandrel for carrying out the process of the invention preferably consists of two substantially concentric tubes in which the space between the tubes receives the cooling medium.
The return of the cooling medium can be effected either between the core and the inner tube, by providing in the latter small openings near the head, or by forming two groups of channels in the annular space. included between the concentric tubes, one of which serves to bring the cooling medium to the head of the mandrel and the other to bring it back to the place where the circulation ducts are connected. Preferably, the channels are formed by providing at least one of the two concentric tubes, preferably the inner tube, with ribs which at the same time serve for mutual reinforcement of the two tubes.
In the case of ribs arranged between the concentric tubes, these are alternately drilled, in the vicinity of the head of the mandrel, with an opening or return lumen so that the cooling agent flows through it. 'one of the grooves formed between the ridges in the direction of the head, then follows the groove
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neighbor to go up towards the exit. The tool which has just been described makes it possible to drill holes without difficulty in blocks brought to temperatures of approximately 800 to
1100. The pressure exerted on the mandrel is applied by means of a punch, attacking the end of the mandrel opposite to its head. The core of material removed by the mandrel passes through the latter and can easily be withdrawn at its opposite end.
In order for the core to pass easily through the mandrel and to provide for this purpose a clearance between the inner tube and this core, it is planned, according to another feature of the invention, to give the section free of the head of the mandrel, in the region corresponding approximately to its anterior third, an opening having a diameter smaller than the inside diameter of the remaining part of the mandrel, so that the diameter of the opening of the mandrel determines the diameter of the core.
It has been found that it is possible, by giving the mandrel a sufficient length, to push cores up to 40 mm thick to any depth.
For cooling, one can use a liquid agent such as water, but according to a preferred embodiment of the invention, this is carried out by means of water sprayed with compressed air, a process which ensures particularly energetic heat dissipation. If necessary, a gaseous cooling agent such as air, for example, could also be used.
According to another advantageous embodiment of the tool of the invention, the outer tube is provided with a helical groove forcing the mandrel to execute a rotational movement during its delivery into the
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material, which ensures its axial guidance.
Referring to the drawing: - Figure 1 is a longitudinal section of a hollow drill chuck according to the invention; - Figure 2 is a rear view of the mandrel of Figure 1, along the line AB of Figure 1 in the direction of the arrow, and - Figure 3 is a section of the mandrel of Figure 1 along the line CD of this figure, looking in the direction indicated by the arrow.
The drill chuck according to the invention consists of two tubes 1 and 2 which, at their front end, are connected to the head 3 of the chuck. The space between the tubes 1 and 2 is bridged by ribs 4 as shown in figure 3. At the location of the connection of the inner and outer tubes, the head 3 of the mandrel has openings or slots. back 5.
At the other end of the mandrel is the application surface 6 for the punch, not shown, exerting the piercing pressure. The rear part of the mandrel carries a connection head 7 for the circulation of the cooling medium. This head opens into the cooling medium inlet and return conduits, as shown in FIG. 3. The latter arrives via the conduit 8 in an annular conduit 9 from which it accesses the grooves 10 formed between the channels. ribs 4. The coolant reaches the chuck head 3 by following the grooves and then, passing through the return light 5 of the adjacent groove, returns to the outlet duct 11 of the connection head 7 .
If necessary, the head 3 could be provided externally with helical grooves facilitating the axial penetration of the mandrel into the ingot. In 12 is the narrowing of the
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inner diameter of inner tube in front third of mandrel head; in this way, the core sliding along the inner tube has a diameter smaller than that of the latter. In this embodiment, it is possible, and sometimes even advantageous, that the. return of the coolant does not take place through the adjacent grooves of the inlet grooves, but through the annular space 15 which forms between the core
13 and the inner wall 14 of the inner tube, leaving openings 16 in the head for this purpose.
It is understood that the invention is not limited to the embodiment shown and described, which was chosen only as an example, and to which name-. Many modifications can be made without thereby departing from the scope of the invention.
CLAIMS
The invention relates in particular to:
1) A method for hot drilling ingots or the like by means of an annular mandrel, characterized in that the annular mandrel is cooled during operation.
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