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Méthode et appareil pour la formation de flâna pour vis à tête en forme de douille.
La présente invention concerne d'une manière générale les méthodes de forgeuge, et plus particulièrement une nouvelle méthode et un nouvel appareil pour le forgeage à froid d'articles ayant des parties repliées, par exemple de vie à tête en forme de douille ou sooket, et analogues.
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Dans la fabrication de vis à tête en forme de socket, il était usuel de cisailler des flans en partant d'une matière première et de les replier ensuite, et de percer le flan de la vis pour fermer la tête à douille et la tige, La flan est alors en général usiné aussi bien sur la tête que sur l1 extrémité de la tige et est fileté pour achever la vis. L'usinage ou fraisage de la tête du flan a été employé pour former le chanfrein aux bords, pour maintenir la hauteur de la tête endéans les tolérances requises, enlever la section biseautée du trou hexagonal, et donner un fini meilleur de la surface de la tête pour améliorer l'aspect et pour la sécurité puisqu'un tel frai- sage enleva tous bords aigus.
L'usinage de l'extrémité de la tige du flan a été réalisé dans un appareil de formation de pointes comme l'une des opérations d'une machine combinée incorporant le découpage, la formation de la pointe et le filetage, mais l'opération de fraisage à l'extrémité de la tête a généralement demandé une manipulation séparée ainsi que la prévision dune machine séparée pour réaliser cette fonction. Avec un tel usinage, des difficultés se sont parfois produites, puisque l'opération de découpage laisse souvent des barbes au trou hexagonal formé dans la tête.
Cette opération séparée de fraisage a occasionné des frais d'investissement de machines supplémentaires, des frais d'entretien et des frais d'opération ainsi que des difficultés comme par exemple lors du mandrinage des vis sans endommager le filet et le positionnement précis des flans, de sorte que l'opération d'usinage doit être exécutée convenablement.
De plus, le coût des matériaux a augmenté puisque le fraisage ou grattage sur une vis à tête de 3/8" enlève comme
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déchet environ 1/32" de la matière. Dans la fabrication en série le coût accumulatif de tels déchets est substantiel.
La nécessité d'usinage de l'extrémité de la tête du flan a souvent été occasionnée par la présence d'ilote sur les extrémités du flan initial cisaillé d'un fil métallique constituant la matière première, qui produisent des bords aigus et des défauts dans l'extrémité du flan muni de la tête.
Ces ilôts qui constituent de petites saillies partiellement séparése de la pièce à laquelle elles sont réunies, laissent des borda aigus lors de l'achèvement de 1* opération de formation de la tête, qui peuvent blesser ou couper les doiges de j'opérateur et qui influencent défavorablement l'aspect du produit fini. '
Dans la méthode et dans l'appareil incorporant la présente invention, un cisaillement amélioré est obtenu en dé- coupant les flans initiaux dans le fil ou tige de départ sans former des Ilote ou des inégalités excessives dans les surface* d'extrémité ou découpées. Cependant, les extrémités de tels flans initiaux ne sont pas carrées.
Dans la première opération de conformation, les flans sont mis en position dans des montages de matrices etleur surface est rendue conique d'une manière qui concentre la pression sur la face d'extrémité du flan pour donner l'équarrissage complet de l'extrémité. Les Matrices et les outils utilisés dans cette phase de l'opération sont également disposés de manière à éviter la torsion, la flexion ou le mouvement excentrique du flan.
Le flaui est ensuite replié, en formant une tête ayant une race d'extrémité lisse et un* couronne bien remplie autour des borda externes. Ici à nouveau, les matrices et les outil. servant & la formation des replis sont disposés de telle manière que la pression soit concentrée sur la face d'extrémité de telle sorte qu'un fini satisfaisant et une faible tolérance
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en résultent. L'extrémité interne de la partie à tête ne s'écoule pas dans les coins de la cavité de la matrice, en laissant des coins non remplis qui sont remplis dans l'opéra- tion qui suit.
Dans l'opération finale de conformation, la tête est percée au moyen d'un poinçon polygonal ou d'un outil de formation de douille ou socket. Pendant la première partie de la pénétration du poinçon, la matière dont est formée la tête est repliée vers l'avant dans les coins inférieure de la cavité de la matrice pour former une tête remplie de manière complète. Ce repliage vers l'avant a pour résultat un décou- page du poinçon depuis la face d'extrémité, et ne produit pas la déformation de la couronne ou de la face d'extrémité. Dès que les coins Inférieurs de la tête sont remplis nettement, la pression s'accumule en produisant une extrusion vers l'arrière de la tête le long du poinçon et de la matrice, en achevant ainsi le flan.
Parce que le découpage se fait sans créer des ilote sur la face cisaillée, on obtient un fini de haute qualité sans bords coupants aigus sur la face d'extrémité, Le cisail- lement produit également de manière précise le volume appro- prié de matière, de sorte que les tolérances sont maintenues de manière précise sans la nécessité d'un fini au fraisage de la tête. Cela a pour résultat que la vis à tête achevée peut être réalisée en une seule machine combinée ayant un dispositif couuant qui avance, un dispositif de formation de pointe pour l'usinage de l'extrémité de la tige du flan et un cylindre de filetage pour donner les filets requis sur la tige.
Une telle machine combinée est du type général décrit dans le brevet Prost des Etats-Unis d'Amérique, N 2 020 658 du 12 Novembre 1935.
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L'un des objets importants de la présente invention est de prévoir une nouvelle méthode et un nouvel appareil perfectionnés de formation de flans pour vis à tête en forme de socket sans la nécessité de prévoir une opération d'usinage pour achever la face de tête du flan.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir une nouvelle méthode et un nouvel appareil perfectionnés pour le cisaillement de flans en partant d'une tige ou fil cylindrique ayant des parties découpées nettes bien définies sanr ilote au autres défauts de la surface.
Encore un autre objet de l'invention est de prévoir une méthode et un appareil pour le cisaillement de flans cylindri- ques en partant de fils ou tiges métalliques, où les extrémités cisaillées'sont débarrassées de défauts substantiels de la surface en combinaison avec une opération de repliage pour équarrir l'extrémité de ce flan pour former une face d'extrémité lisse et carrée.
Encore un autre objet de la présente invention est de prévoir une nouvelle méthode et un nouvel appareil perfectionnés pour la formation de vis à tête en forme de socket, où des moyens sont prévus pour emprisonner une quantité prédéterminée d'huile lubrifiante à l'extrémité de l'outil de formation du socket pour sa lubrification pendant l'opération de formation du socket.
Encore un autre objet de la présente invention est de . prévoir une nouvelle méthode et un nouvel appareil perfectionnés pour la formation de vis à tête en forme de socket ayant un chanfrein adjacent à l'extrémité du socket et un bord externe à couronne sur l'extrémité du socket, sans la nécessité d'un usinage.
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Encore un autre objet de la présente invention est de prévoir un appareil nouveau et perfectionné pour la cisaillement d'un flan en partant d'une tige ou d'un fil, où le cisaillement est muni d'un espacement entre le couteau coupant et le fourreau pour empêcher la formation d'Ilote ou d'imperfections profondes de,la surface, en combinaison avec une opération d'équarrissage donnant au flan une extrémité lisse et carrée.
Encore un autre objet de la présente invention est de prévoir une méthode et un appareil nouveaux et perfec- tionnés pour la formation de flans à tête en forme de sooket où une encoche peu profonde est formée dans l'extrémité du flan pendant l'opération de découpage et un outil de formation de socket est ensuite pressé dans la dite encoche pour former le socket requis, où l'encoche et l'outil de formation du socktt reçoivent des dimensions telles, et sont disposés de telle manière, qu'ils permettent l'emprisonnement d'une quantité prédéterminée d'huile lubrifiante pour la lubrifica-. tion de l'extrémité de l'outil de formation du socket.
Encore un autre-objet de l'invention est de prévoit un dispositif nouveau et perfectionné de raclage pour donner la conformation requise à l'extrémité du flan et pour détacher le flan de l'outil,
Encore un autre,objet de l'invention est de prévoir un montage nouveau et perfectionné de matrice donnant une prétension sur l'une des surfaces, qui soit plus grande que la prétension sur d'autres surfaces pour assurer que les flans qui y sont formés ne déforment pas la matrice et forment ainsi des articles de forme conique.
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D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins qui suivent, dans lesquels,
La figure 1 est une vue en plan d'une machine de découpage perfectionnée incorporant la présente invention.
La figure 2 est une coupe faite à travers la machine devant la plaque frontale, illustrant le mécanisme de découpage et de transfert.
La figure 3 est une coupe fragmentaire agrandie montrant les détails de construction du fourreau de l'outil coupant et de la bague coupante.
La figure 4 est une vue le Ion[, de la ligne 4-4 de la figure 3 illustrant la face de la bague coupante.
La figure 5 est une coupe à échelle plus grande : illustrant l'opération de découpage immédiatement avant que la rupture ne sépare le flan de la matière de départ.
La figure 6 estune vue en plan, en coupe longitu- ; dinale des matrices et outils au premier poste de matrice illustrant la position des éléments lorsque la buselure coulissante sur le cote du dispositif coupant vient en engagement avec la matrice dans la plaque à matrices, empûchant un nouveau mouvement vers l'avant de la buselure.
La figure 7 est une vue similaire à la figure 6 illustrant la position des éléments à l'achèvement de l'opération au premier poste de matrices
La figure 8 est une vue on plan, en coupe longi- tudinale, du deuxième poste de matrice ou la t8te est repliée l'extrémité du flan illustrant les éléments à l'achèvement de l'opération exécutée à ce poste.
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La figure 9 est.une vue en plan en coupe longitudinale du troisième et dernier poste de travail, où le socket est formé dans la tête illustrant les éléments au polnt de la course auquel le repliage vers l'avant est achevé et l'extrusion vers 1 'arrière commence.
La figura 10 est une vue similaire à la figure 9 Illustrant, les éléments à l'achèvement de la course de travail,
La figure 11 est une vue fragmentaire à échelle plus grande de la tête du flan formée Jans le deuxième poste de travail de la figure 6, 'illustrant la forme de l'outil formant une encoche peu profonde dans la tête,
La figure 12 est une coupe fragmentaire à échelle plus grande de l'outil de formation du socket au moment où il vient en engagement avec la tête formée au deuxième poste de matrice, illustrant la manière dont le lubrifiant est emprisonné à l'extrémité de l'outil de formation du sooket.
La figure 13 est une élévation latérale en coupa longitudinale du troisième poste de travail illustrant la structure du marteau d'air et du râoloir ou outil à détacher
La figure 13a est une illustration schématique de la commande du levier du racloir.
La figure 14 est une vue d'extrémité des outil. au troisième poste de matrice.
La figure 15 est une vue en plan en coupe longitu- dinale du poste final de la machine de découpage où les flâne de vis tête sortent de la machine*
La figure 16 est une vue latérale et d'extrémité du flan initial découpé de la matière de départe
La figure 17 est une vue latérale et d'extrémité du flan formé au premier poste de matrice.
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La figure 18 est une vue latérale et d'extrémité du flan formé au deuxième poste de matrice.
La figure 19 est une vue latérale et d'extrémité du flan final formé au troisième poste de matrice.
En se reportant à la figure 1, le chiffre 10 désigne un châssis de socle de toute construction'appropriée.
Un arbre principal 11 est supporta sur les côtés opposés du dit châssis et présente une manivelle 12 ayant une bielle 13 qui est tourillonde. Sur cette manivelle un contre-arbie 14 est connecté par des engrenages au contre-arbre 11 de manière à tourner à la même vitesse que l'arbre. Le châssis du socle présente à son extrémité antérieure une piaque à matrices 16 et à l'intérieur d'une voie coulissante formée dans le châssis, une coulisse coupante 17 est montée de manière à recevoir un mouvement alternatif vers la plaque 16 et en s'éloignant de celle-ci. La bielle 13 est articulée sur la coulisse pour produire son mouvement alternatif en réponse à la rotation de l'arbre à manivelle.
Du fil ou tige métallique 18 est alimenté à travers le châssis 10 au moyen de galets d'alimentation de type conventionnel ou analogues et est cisaillé à un poste de cisaillement 19 en flans 21 illustrés dans la figure 16 et transférés au premier poste de matrice 24. En se reportant à la figure 2,la matière de départ vient en engagement avec une cisaille comprenant un ensemble 22 à couteau à mouvement vertical alternatif qui fait cisailler le flan 21 et le trans- porte vers le haut en alignement horizontal avec les postes de travail du flan où il est saisi par une première paire de doigts de transfert 23. Un dispositif de frappe (non illustra
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est employé pour repousser le tlan cisaillé 21 loin du couteau 22 à mouvement vertical alternatif.
Le mécanisme de transfert est adapté à porter si- multanément des flans de la cisaille à un premier poste de matrice 24, du poste de matrice 24 à un deuxième poste de matrice 26, de ce deuxième poste 26 à un troisième poste de matrice 27 et de ce troisième poste 27 à un poste 28 qui reçoit le flan. Des doigts de transfert 23 sont montés sur un chariot 29 qui se déplace d'un mouvement alternatif vers l'avant et l'arrère devant la plaque à matrices pour accomplir cette action. Les doigts 23 sont actionnés de manière à saisir des flans chassés des matrices et à mettre progressivement en position le flan devant le poste de matrice qui suit, pour l'opération subséquente.
Tout le système de transfert reçoit de l'énergie de manière synchronisée avec le mouvement de la coulisse de découpage de sorte que les flans sont progressive- ment déplacés vers chacun des postes de matrice et vers le poste 28 qui reçoit le flan. La structure illustrée pour le transfert des flans progressivement vers chaque poste de travail de flan est décrite en détail dans le brevet Clouse des Etats- Unis d'Amérique N 2 026 823 du 7 Janvier 1956.
Du fil métallique 18 est alimenté à travers la plaque 4 matrices par des galets d'alimentation de type conven- tionnel jusqu'à ce qu'il vienne en engagement avec une jauge réglable 31 de cette matière de départ. Lorsque la matière de départ 18 vient en engagement avec la jauge 31, le volume con- venable de cette matière de départ nécessaire pour former le flan fini de boulon est cisaillé de la matière de départ par un mouvement vertical du couteau 22.
En se reportant aux figures 3 à 5,un tuyau ou fourreau durci 32 estmonté dans un alésage 30 formé dans la
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plaque de matrices 16 et est formé avec un alésage 33 à travers lequel passe la matière de départ 18. Une bague coupante durcie 34 est montée sur le couteau 22 et est .formée avec un alésage similaire 36 en alignement avec l'alésage 33 lorsque le couteau 22 se trouve dans la position inférieure illustrée dans la figure 2.
Après que l'extrémité antérieur* de la matière de départ est venue en engagement avec la jauge 31 de la matière de départ, le couteau 22 porte la bague coupante 34 vers le haut en cisaillant le flan 21 de la matiez de départ 18,
Afin d'empêcher la formation l'ilote dans l'extré- mité découpée des flans 21 ou autres irrégularités drastiques de la surface, l'extrémité du fourreau 31 est formée avec un bord coupant recourbé 37 se prolongeant vers 1 'arrière depuis la face d'extrémité du fourreau 32. D'une manière similaire, la bague coupante 34 est formé* avec un bord .
coupant recourbé 38 se prolongeant vers l'arrière depuia la face de la bague coupante 34. Avec ce mette de construction, les borda coupants '7 et 38 sont espacés entre eux de la plus grande distante, dans la zone où on doit, cisailler la plus grande épaisseur de Matière. Puisque la Manière de départ est cylindrique, l'épaisseur cisaillée est la plus grande le long d'un plan passant à travers l'axe de la matière de départ parallèle à la direction du mouvement de cisaillement de la bague coupante 34. La profondeur de la zone qui doit être cisaillée diminue en des points espacés latéralement depuis ce plan.
Pour former les bords coupants recourbes 37 et 38 sur le fourreau 32 et sur la bague coupante 34 respectivement, leurs faces sont polies au moyen d'une roue de polissage en
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produisant ainsi une encoche recourbée peu profonde 40 se
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prolongeant à travers :.e fourreau et la bague coupante. Qat encoche 40 formée dans la bague coupante 34 est le mieux illustrés dans la figure 4. Les bords coupants recourbés sont
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formés par l' intersection des:alésages 33 et 36 et de l'encoehe recourbée 40 et présentent en projection une forme sur un plan fait à travers l'axe des alésages 33 et 36 et perpend1olar' à la direction du mouvement dé la bague coupante, telle 1 i., crée dans la figure 3.
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Le fourreau 32 et la bague coupante 34 sont mont8 de telle ,manière que leurs encoches réactives 40 s'étendent # *, lèlement à l'axe du mouvement-de la bague coupante. Le "p''a+1 32 est réglable axialement dans l'alésage 30 pour former le réglage du jeu opératoire jusqu'à environ 0,004" entre la face
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de la bague oouante et la face du ."cur.-eau* Tous moyens ePPr9" priés, tels qu'une vis de pression 30a pourront être emplo16 pour bloquer le fourreau en sa position réglée. t' espacent entre leu bords coupants 37 et >8 est déterminé par la dQ11t. de la matière de départ. De la matière de départ Plus $rAn4Q ductilité exige un espacement plus grand entre les bards coup**.
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'7 et 38, ce qui est obtenu en polissant aussi bien la aS"' ooupante que le fourreau.
En se reportant à la figure 5, lorsque la bague
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coupante ,4 se meut vers le haut par rapport au fourreau 32# partie supérieure 37a du bord coupant 37 (indiquée par =0 ltgn* en de départ 18. D'une manière similaire , la partie inférieure ,Sa
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du bord coupant 38 coupe dans le c8té inférieur de la mAt1r de départ 18. Ce découpas, ou cisaillement de' c8tés cpp4a 1 matière.18 continue jusqu'à atteindre l'état illustré dang Ig
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figure 5, A ce Marnent de l'opération de cisaillement, la section non cisaillée se rompt le longue la ligne en pointillé 45 qui' relie les parties 37a et 38a.
Cette ligne ou plan de rupture est inclinée par rapport à la direction de l'effort de cisaillement et tend à approximer le plan naturel de rupture déterminé par les propriétés physiques de la matière de départ 18.
L'espacement axial entre les bords coupants est développé en polissant le fourreau et la bague coupante jusqu'à ce que l'angle du plan de rupture 45 se rapproche de l'angle naturel de rupture de la matière. Lorsque cette condition a été remplie, la matière de départ se rompt de manière nette le long d'un seul plan et on supprime ainsi les ilots ou les imperfections excessives de la surface. Cela a également pour résultat une plus grande uniformité du volume du flan.
Les formes recourbées des bords coupants 37 et 38 ont pour résultat des parties 37b et 38b respectivement faisant saillie axialement sur les côtés des encoches 40 . Ces saillie* forment un profil recourbé dans la partie cisaillée de la découpure qui suit en général le plan incliné de rupture pour assurer que la surface de rupture soit nette à travers l'extré- mité entière du flan. Les extrémités antérieures des parties saillantes 37b et 38b sont cependant espacées axialement l'une de l'autre de sorte qu'un Jeu est prévu pour empâcher un endommagement sérieux à la surface de rupture lorsque la bague coupante 34 continue à se mouvoir dans sa position supérieure.
Le flan 21 est transporté par les doigts de trans- fort 23 depuis le poste de cisaillement 19 jusqu'au premier poste de matrice 24 illustré dans les figures 6 et 7. Dans la plaque de matrice 16 au premier poste de matrice 24 ae trouve monté un porte-matrice 46 lequel supporte à son tour une matrice d'extrusion 47. Cette matrice d'extrusion 47 présente une partie d'entrée 48 ayant un diamètre pratiquement égal au
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diamètre du flan 21, conduisant à une gorge d'extrusion 49 d'un diamètre égal au diamètre requis pour la tige du boulon. Une cheville de frappe 51 est placée avec son extrémité 52 de manière à venir en engagement avec l'extrémité interne du flan lorsque la quantité convenable de matière formant le flan a été extrudée à travers la gorge d'extrusion 49.
L'engagement de l'extrémité du flan avec la face d'extrémité 52 de la cheville de frappu 51 empâche tout autre mouvement vers l'intérieur du flan à travers la gorge d'extrusion 49 et agit également pour donner un certain équarrissage de la face d'extrémité du fiant
Sur la coulisse coupante 17 se trouve montée une matrice 53 en forme de buselure coulissante supportée de maniera à recevoir un mouvement axial par rapport à la coulisse coupant! 17 à l'intérieur d'une buselure.de support 54. Une clavette 56 montée dans la coulis&e coupante 17 se prolonge dans une voie de clavette allongée 57 et agit pour délimiter le mouvement axial de la matrice coulissante 53 par rapport à la coulisse coupante 17 en direction allant vers la plaque de matrices 16.
Un ressort 58 est placé entre une plaque de renforcement 59 et un épaulement 61 pour faire tendre la buselure de matrice 53 vers la position antérieure extrême de sa course par rapport à la coulisse coupait** te 17,comme illustré dans la figure 6. La matrice coulissante 53 présente une section conique 62 se prolongeant vers l'arriéré jusqu'à un alésage coaxial 63. Un outil de repliage 64 se prolonge jusque dans l'alésage 63 à frottement pour support latéral et est formé avec une tête agrandie 66 pouvant venir en engagement avec un épaulement 67 de la matrice coulissante 53 pour limiter le mouvement antérieur de l'outil de repliage 64 par rapport à la matrice coulissante 53.
Une cheville de reniai? cernent 68 passe entre l'extrémité postérieure de l'outil de
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repliage 64 et la plaque de renforcement 59 pour délimiter le mouvement vers l'arrière de l'outil 64 et transmettra les efforts de repliage à la coulisse coupante 17.
L'outil de repliage 64 est formé avec une face plate d'extrémité 69 pouvant venir en engagement avec l'extré- mité-du flan 21 situé au poste de matrice 24 lorsque la coulisse coupante 17 se déplace vers la plaque de matrices 16, L'alésage 63 formé dans la matrice coulissante 53 présente un diamètre substantiellement égal au diamètre du flan 21 de sorte qu'il fournit un support latéral substantiel pour l'extrémité externe du flan, empêchant ainsi la flexion du flan.. ou analogue pendant l'extrusion de l'extrémité Interne 4 travers la gorge d'extrusion 49, Ainsi qu'il a été mentionné ci-dessus, les extrémités du flan il sont formées avec une section nette qui cependant n'est pas carrée.
Par conséquent, l'engagement entre la face d'extrémité 69 et 3, 'extrémité du flan 21 est initialement excentrique et produirait la flexion du flan s'il n'y avait pas lo support latéral de l'alésage 63 de la matrice coulissante 53.
A mesure que la coulisse coupante 17 se déplace vers la plaque à. matrices 16, la matrice coulissante 53 est maintenue dans sa position située le plus à l'avant par le ressort 58. Par conséquente le flan est bien supporté lorsqu'il est repoussé à travers la gorge d'extrusion 49 jusque ce que son extrémité interne vienne en engagement avec la face d'extrémité 52 de la cheville de frappe 51.
La figure 6 illustre la position des divers éléments au point de la course où l'extrémité antérieure de la matrice coulissante 53 vient en engaGement avec la face de la matrice 46, empêchant ainsi tout nouveau mouvement vers
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l'avant de la matrice 004'+40ante 53 La motrice QQUU<F9jt9ltfy est formée de telle parère que la section inclinée e? og espacée de l'extrémité de la 'matrice d'extrusion 47, 4* continuation du mouvement de-la coulisse coupant 17 vzw position antérieure des pitres morts illustrés dans la t%ffif% 7 continue à pqrter l'outil de repliage 64 vers l'av4t4# qu faisant ainsi mouvoir le flan le long de la mairie 0p,u.34${tn|}tµ 53 et de la matricg d'ettrusion 47 Jusqu'à ce que 1','6 interne vienne en engagement.
avec la face d'extrémité $$ 49 l'outil de frappe 5, Un t'el engacenient empêche tqi4t QMV mouvement vers l'avant du flan et amorce le replia deng If section inclinée 6a go la matrice coulissante 53, Le rQPUas;, de l'extraite du flan se te4 PRf4t que la matrice couUssante 53 est fixe par rapport h l ?ril| , de matrices 6, do lonçe quelle repliage demande un QMfWe 1S de l'extrémité du flan par rapport à la section inc1u. g, matrice coulissante. Le frottement entre les parois eg 19 iµ0||ffl 62 et l'alésage 9' résiste 4 un te: mouvement vers eyfat bzz pour résultat de gréer une haute pression entre du flan et la face d1 extrémité 69 de l'outil de rePI1998 #i 'ge4 produit une concentration de, pression qui assure que 14 rAt. d'extrémité 72 du flan 7> formée au premier poste de M4rto est aplatie et est lisse çt carrée comme illustré ft. , ftlNM 17.
L'emprisonnement radial de la matière de départ 44eq l matrice coulissante 55 produit un flan conique bien pe le flan 7> est symétrique autour de son axe central, A mesure que la coulisse coupante 17 40 MPU .n s'closant de la. pl4qme 4 matrices 16à la cheville e 904ppf 51 est poussée vers l'avant par une commande de trAPPO 74 illustrée dans la figure Ip pour éjecter le ffcan 7 49 1.1
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matrice 41.
Des deltffetf dé 'r&b.tb iJ $à1s1$sebt le fi an 73 lorsqu'il se dégage dw là Patrie* kf m Id portent eh une position en allenettisnt & if die poste de matrice illustré dans la figuré Et Dans la plaqua dé tll'3 16 si.dst,t,s poste se trouve monté un IIdt't'..!'t1Af1Chl l' r\iJrr/1é avec un épaulement 77 incliné de maniera aoriVafËë ht5 i v,h'bb en engagement et supportant une inverti oh de lt4 ta ayant un biseau externe qui s'adapte au bie*aU dé t"p'1êm'n' 77, Dorritre l'in.rt1on de matrice 78 de trouve fila de a iiiit CÁtW1ktêtitè inseftion de matrice 7Si qui est supporté ,tLdtit dans un alésage Si tonné dans le ports-matrice 16. À l1 kir Mars dë la deuxième insertion de ' matrice 79 se trouve 1.6 un organe tubulaire de butée 82 pressé contre l'extrémité P.td1. , 1 deuxième insertion d'ext4m1té de ffiatriod 7 par t3 bkâlûâ de montage 83.
Cette bague 6o,mbntage 8 toit rl1'Î. l6t td Interne du porte matrice 76 et tât tbethdë iVée uhi rate d'extrémité 84 utappuy4ût 6ôùtï'e 1't ep<itU!t.ëta % ë6 âge l'organe dé buttée sa.
L'extrémité postérieure d$ le bagut lié montage 85 vient en engagement avec une platée de rt41.'.mtnt 67 u1, son tour, transmet les efforts di 'siYkJ i 081.*1* de lt aeh1n.f - >La première 1bil,in de m.'1G' 78 est formé* avoo ut alésage central 88 qui ilYiy '1 11i0,'iWHilf cil ètt'dh1Ué 89. sur la deuxième lnlfjt4 ai f 15 Pour définir une ettd' de tête dans laquelle la bëtê du il.n bit repliée. Je l'arcure depuis la face 4.etf'Mtb. Ê9, Id deuxième insertion de Matrice 79 est formée avec un 1"' g piâààht à travers l'organe de' butée 82. Les a6ge& Pl et 99 iegdîhtèht un diamètre substan- t1el1emet égal au di$Mete * 1. partie extrudée du flan 73 de ' sorte que le flan 73 bO1i*.. tt.i1mèÜt dans les matrices,
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avant le topliage.
Une cheville de frappe 9 passe dans 11.14.'.k 92 et est mise en position avec sa face d'extrémité 94 eh êàgàgià ment avec l'extrémité interne du flan 73 lorsque li partie extrudée du flan 73 est mise eh position à l'intérieur de l'alésage 91 et de l'alésage 92 et la partie non extruddé à# prolonge devant la race d'extrémité 89. Une pluralité de rïiîiiï4â de ventilation 93 sont disposées symétriquement dans l'1h.i,iiÜ de matrice 78 pour empêcher l'occlusion d'huiles lUb1t16ftt¯. ou air au coin interne de la cavité formée par l'alésage il Ob il face 89* Au second poste de matrice 26 se trouve monte un Pëét#4 outil 96 sur lâ coulisse coupante 17 qui supporte un$ tttttËUt 4. repliage 9?' en alignement avec-la première insertion due it imteidi 78.
Une plaque de renforcement 98 placée derrière la bàgUi d'outil gl transmet les efforts de repliage au part#*ctui3ii f$ Le porte-outil 56 transmet à son tour les chargea de tep1i." par l'intermédiaire d'une deuxième plaque de renforcement µ9 fc la coulisse coupante 17. La bague 97 présente un alésage bêtitMÏ 10 d'un diamètre légèrement plus grand que la distance entti iii coins du socket qui est finalement formé dans le flan. A l'intérieur de l'alésage 101 se trouve placée une cheville d'indentation 109 présentant une face d'extrémité 10 61K' lâ forme d'un tronc de e8ne avec -un angle d'environ 80* par r&8r à l'axe de la Cheville ainsi que des évents d'air 100 digodddi symétriquement sur son diamètre externe parallèle à 8n axât Ci* éventa Ioô communiquent avec des rainures de ventilation 106â formées dans la plaque de renforcement 98.
La face d'.K'3m1" est aplatie en 104 4 un diamètre d'environ 0,04 de pouce dàüt 1. machine de dimensionnement illustrée. L'outil d'indentation itfil pour former un ôhâhtteln 106 qui reste dans le flan achevé
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aide guider une clef dans lip ooçk%pt fçjrm4 lors de l'opération qui suit., .)a bague 97 présente une onçqçhe H37 ay4nt un coin en 1108, Ce coin arrondi IQO fgem# 3,. bord requis en couronne l'extrémité supêrtol4r# #M , ;e feffri achevée.
A mesure que la coulisse peuplante se meut vers la plaque matrices le,le flan 72 Mis pqq *u deuxième peste atiete a vient? en ffftgWMMt jf ff Jl fjfKVtUt 4'lndentatlo'n 108 et;, s pons-at dans les watr$e µ 1'r # que son tM-trëtnit interne vienne 4Veç g finji 4!$ç$rômnà' 94 de l'outil 4<î frappe' Cela. empêche ut (?MVfftw 1'1'G iu flan vers j' intérieur. && continuation 0u m'tmll t coulisse coupas- te vers A plaque do mat frise prodi#$ If ropt4epç de l'extrémité du flan dans l'état illustra dpeq 4 f4gyre 8 'et: de cette manière le flan InttiAl 4 tête 109 114motrd 94ni 1 ;emro 18 est formé.
4e flan 109 présente une tige drottç m uqo t3te 112. A mesure que la tête bzz est zF.,a R<!ur ' 44 engagement avec la paroi de l'alésage .66, un mow #jlî| f*W l'nt;ï'ieur résistant au frottement du flan se dévfi'ffle pe reru produit une augmentation de la pression sur la faoe supérieure résistant a un nouveau repliage Par conséquent, lu p4p4reeurt du flan est ao3.;t.e 4#fflgbro -et un $q4n 4fi'' t fprm 113. également", l'outil 'entaon 10S; terni Xeonqoçho peu profonde 114.
Le coin 116 nlç4t pas rempH 49 HftoMn complète puisque des pressions plus éle-4es sont pequ)j,seo( pepr faire écouler la matière dans les coin aigu , plus lorsqu'e la résistance due à l'envasement par Avec la paroi de la cavité résiste à cet écoulement* Lorsque la coulisse comp4pte J*7 effectue son mouvement. de retour$ depuis la face go la M4tr4op# ;g neville de frappe 93
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le serrant en place contre la face interne du premier élément de matrice 126 et à son tour retient le premier élément de matrice 126 contre la face interne conique 123. L'extrémité de la bague de montage 131 vient buter contre un épaulement: 132 de l'organe de butée 129 et l'extraite postérieure de la bague de montage vient buter contre la plaque de renforcement 87.
Par conséquent, les efforts de conformation sont transmis par l'organe de butée 129 et la bague de montage 131 à la plaque de renforcement 87.
Dans le mode de réalisation Illustré, le flan est du type fileté sur une partie seulement de la longueur de la tige, Par conséquent, une matrice d'extrusion 133 est montée à l'extrémi. té antérieure de l'organe de butée 129 et est formée avec une gorge d'extrusion 134 qui réduit le diamètre de la tige dans ia région à fileter de aorte que le filet découpa sur la tige aura un diamètre maximum égal au diamètre de la partie non filetée de la tige.
La face d'extrémité 136 de la deuxième insertion de matrice 127 coopère avec un alésage 137 pour définir une cavité de matrice dans laquelle la tète est formée. Le deuxième élément de matrice 127 est formé avec un alésage 138 passant à travers, et coaxial avec, l'alésage 137 et également coaxial avec la gorge d'extrusion 134. L'organe tabulaire de butée 129 présente un alésage 139 coaxial avec la gorge d'extrusion 134 et ayant un diamètre légèrement plus grand que le diamètre de la gorge d'extrusion.
Une cheville de frappe 141 est mine en position avec son extrémité antérieure 142 dans l'alésage 139 et pouvant venir en engagement avec l'extrémité de la tige du flan lorsque l'extrusion requise à travers la gorge d'extrusion 134 a été achevée.
Un porte-outil 143 eot monté dans la coulisse coupante
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17 au troisième poste de matrice 27 et est formé avec un alésage central 144 qui supporte latéralement un porte-poinçon 146. A l'intérieur du porte-poinçon 146 se trouve monté un outil de perforation ou formation de socket 147 formé avec une extrémité' postérieure agrandie 148 apte à venir en engagement avec un épaulement 149 du porte-poinçon 146 pour empêcher un mouvement vers l'avant de l'outil perforant par rapport au porte-poinçon 146. L'extrémité postérieure de l'extrémité agrandie 148 s'appuie contre une cheville de renforcement 151 qui à son tour s'appuie contre un organe de butée 152'monté dans la coulisse coupante 17.
Un coin 150 place de manière réglable l'organe de butée sa.
L'extrémité antérieure de l'outil perforant 147 est formée avec une extrémité hexagonale 153 ayant un tronc de cône 154 à sa tact antérieure.
Parce que les coins inférieurs 116 du flan 109 sont non remplis, le premier effet qui se produit au troisième poste de matrice 27 lorsque l'outil perforant 147 pénètre dans la tête, est le repliage vers le haut, ce qui produit l'écoulement de métal de la tête dans les coins, de manière brusque, en remplis- sant les coins inférieurs de la tête. Cela a pour résultat que l'outil perforant 147 coupe dans la tête le long des coins arron- dis 113 et ne modifie pas le contour de la face supérieure de la tête. La figure 9 illustré les positions des éléments à la fin de cette phase de repliage vers l'avant.
Des que les coins inférieurs sont rapidement remplis, la continuation du mouvement de l'outil perforait 147 dans la tête, produit l'extrusion vers l'arrière le long de la partie exagona- le 153, en augmentant ainsi la hauteur de la tête finie jusqu'à celle montrée dans la figure 10. Puisque la partie initiale de l'opération de perforation ne produit pas des efforts latéraux* le chanfrein autour du socket hexagonal à la face supérieure du boulon fini reste non affecté.
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.Lorsqu'on fabrique des vis à tête en forme de socket qui ne demandent pas de chanfrein autour de l'extrémité ouverte du sooket, le diamètre de l'outil d'indentation 102 peut être réduit à un diamètre ne dépassant pas le diamètre entre les parties plates de la partie hexagonale 153 de l'outil perforateur 147.
En se reportant aux figures 11 et 12, l'angle du tronc de cône de l'outil perforateur 147 est inférieur à l'angle du done 103 de la cheville d'indentation 102 de sorte que l'huile lubri- fiante ne sera pas emprisonnée par l'outil perforateur à c8té de ses bords externes. Cependant, la face plate d'extrémité 156, illustrée le plus clairement dans la figure 12, préfente un diamètre plus grand que la face plate d'extrémité correspondante de ' la cheville d'indentation 102 de sorte qu'une petite poche 155 de dimensions contrôlées 153 est prévue pour emprisonner l'huile lubrifiante lorsque l'outil perforateur pénètre dans la tête.
Cette huile lubrifiante emprisonnée sert à luarifier l'extrémité de l'outil perforant pendant l'opération de perforation et à aug- menter ainsi la vie de l'outil. Il est important de s'assurer que. la quantité convenable de lubrifiant est emprisonnée, car des quantités insuffisantes de lubrifiant produisent une usure excessi- ve du poinçon et une quantité trop grande produit des lignes radiales à l'extrémité interne du socket, ces lignes étant mal tracées, ce qui est nuisible pour l'aspect de l'article fini et produit des concentrations d'efforts. La pompe et la tuyère servant a livrer le lubrifiant à l'outil et aux matrices n'ont pas été montrées puisqu'elles sont bien connues dans la technique.
Lorsque la coulisse coupante 17 se ment vers l'arrière après achèvement de la course de travail au poste de matrice 27. le poinçon de frappe 141 est poussé vers l'avant par la commande
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74 de l'organe de frappe pourchasser le flan fini hors des matrices au troisième poste de matrice 27.
Un mécanisme de raclage ou séparation illustré dans les figures 9, 10, 13 et 14 est prévu pour effectuer les fonctions combinées d'estampage, marquage de lettres ou chiffres sur la surface supérieure de la tête de la vis à tête autour du socket et également pour effectuer le raclage ou séparation du flan de l'outil de formation de socket 147 lorsque la coulisse coupante 17 se meut vers l'arrière depuis la plaque de matrices 16, Ce mécanisme de raclage comprend un support 161 pour une bague de raclage 162. Le support 161 est supporté à coulissement par des chevilles de poussée 163 guidées dans des coussinets 164 montés dans le porte-outil 143,
Ces' chevilles de poussée 163 sont ancrées dans le support 161 contre un épaulement 166 en montant des boulons 167 filetés dans les extrémités des chevilles de poussée 163. lies vues des figures 9 et 10 montrent une seule cheville de poussée 163 et tut boulon de montage 167, puisque ces vues ont été prises le long d'un plan brisé disposé de manière à montrer également le mécanisme de ressort pour pousser de manière élastique le mécanisme de raclage vers la position arrière.
Cependant , les deux chevilles de poussée 163 disposées symétriquement et les boulons de montage sont prévus sur les côtés opposés du support,
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aine1rQU'111ustré dans laf1gÚre 14.
Pour pousser le support 62 vera la position arrière il- lustrée, des boulons à ressort 168 sont disposés symétriquement comme illustré dans la figure 14, font saillie à travers le support 161 dans des alésages 169 se prolongeant en direction axiale et formés dans le porte-outil 143.
Des écroua 171 sont enfilés sur les extrémités des boulons 168, Dee ressorts 172 passent entre les écrous et une face plate 173 contée sur la face
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antérieure du porte-outil 143 par des boulons 174 et agissent pour mettre élastiquement doua tension le support 161 et la bague de raclage 162 vers la position postérieure illustrée,
La bague de raclage 162 se meut vers l'avant par rapport à la coulisse coupante 17 pour venir en engagement avec la face supérieure du flan 117 à deux moments différents du cycle, et elle remplit deux fonctions séparées.
La première fonction est de marquer tous signes requis sur la face supérieure de la tête du flan autour du socket et la deuxième est de détacher le flan de l'outil 147 de formation de sooket. En se reportant la figure 14, la bague de raclage 162 présente des inscriptions en relief qui impriment les chiffres ou lettres requises sur la tête du flan.
Dans la figure 13, on a illustré le mécanisme servant à taire mouvoir la bague de raclage 162 vers l'avant. Lès extrémités postérieures des chevilles de poussée 163 viennent en engagement avec l'extrémité supérieure en forme de fourche d'un levier de raclage 175 articulé en 176 sur la coulisse coupante 17. Le côté postérieur du levier 175 s'appuie contre une enclume 177 montée à coulissement dans un cylindre creux 178 dans un alésage 179 formé dans la coulisse coupante 17.
L'enclume 177 est formée avec une flasque 181 pouvant venir en engagement avec l'extrémité antérieure du cylindre 178 pour limiter le mouvement vers l'arrière de l'enclu- me 177. Un piston de choc 182 situé 4 coulissement dans le cylindre 178 s'adapte sur la paroi interne du cylindre, un ressort 183 se prolongeant, entre le piston 182 et l'enclume 177 en maintenant normalement le piston en la position postérieure illustrée dans la figure 13. Un guide à ressort 184 est monté sur l'enclume 177 pour empêcher la flexion du ressort 183.
De l'air sous pression est alimenté à travers toute sou- pape appropriée (non illustrée) vers le passage d'admission 186
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formé dans la coulisse coupante 17 vers l1 extrémité postérieure de l'alésage 179. Le cylindre 178 est formé avec une rainure annulaire 187 communiquant entre le passage 186 et des lumières radiales 188 passant à travers les parois du cylindre. Des garnitures d'étanchéité 189 prévues sur le cylindre 178 viennent en engagement avec la paroi interne de l'alésage 179 pour empêcher des fuites le long de cette paroi. Lorsque de l'air sous pression est admis par le passage 186 vers l'extrémité postérieure du piston 182, le piston avance le long du cylindre 178 jusqu'à ce qu'il vienne frapper l'enclume 177.
On prévoit une distance considérable de course libre de sorte que le piston 182 possède une vitesse substantielle lorsqu'il fait contact avec l'enclume.
L'engagement du piston 182 avec l'enclume 177 produit le mouvement de l'enclume vers l'avant, et par l'intermédiaire du levier de raclage 175 et des chevilles de poussée 163, il fait pousser la bague de raclage 162 contre la face supérieure du flan 117 plaoé dans les matrices. Puisque l'énergie cinétique du mouvement du piston 182 doit être absorbée sur une très petite course lorsque la bague de raclage 162 vient en engagement avec la tête du flan, des e:forts suffisants sont développés pour marquer les lettres ou chiffres réquis, dans la surface supérieure de la tête. La soupape qui contrôle l'air sous pression vers le passage 186 est synchronisée de telle manière que la bague de râclage 162 vient frapper le flan, tandis que la.coulisse coupante 17 se trouve en position antérieure de points morts.
Pour détacher le flan 117 de l'outil de formation de socket 147 lorsque la coulisse.17 se meut vers l'arrière depuis la plaque à matrices 16, le levier de raclage est tourné en diree* tion opposée au mouvement des aiguilles d'une montre pour pousser les chevilles 163, et à son tour la bague de raclage 162 vers
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l'avant par rapport à l'outil 147. Cela empêche le flan d'être chassé des matrices par l'outil. tans la figure 13a une commande du levier de raclage est schématiquement illustrée. Une bielle 191 est connectée à pivotement entre la bielle 13 et un bras 192 sur un arbre à cames 193 supporté sur la coulisse coupante 17.
Par conséquente l'arbre à cames 193 oscille vers l'avant et l'arrière à mesure que la bielle 13 oscille autour de son pivot sur la coulisse coupante 17 en synchronisation avec le mouvement alternatif de la coulisse coupante. Une came 194 sur l'arbre à cames 193 vient en engagement avec le levier de raclage 175 pour produire le mouvement requis en direction opposée au mouvement des aiguises d'une montre. lorsque la coulisse coupante 17 se sépars des matrices.. la cheville de frappe 141 est poussée vers l'a/ant par le Mécanisme de commande 7 pour chasser le flan achevé au poste de matrice 27 dans les doigts de transfert 23 qui portent le flan-achevé dans une position en alignement aveo le poste 28 récepteur de flan.
Un élément tubulaire 196 aituë au poste 28 récepteur du flan est monté dans un support 197 qui à son tour est Monté dans la coulisse coupante 17. L'organe tubulaire 196 a des dimensions lui permettant de recevoir les flans achevas 117 et est monté en alignement avec un tube 198 sortant du dispositif coupant, Afin ' d'empêcher les flans de tomber hora de l'organe tubulaire 196 à mesure que la coulisse coupante se retire,
un organe à friction 199 mis sous tension par ressort est monté dans le côté de l'organe tubulaire 196 et est pressé vers le flan par un ressort lame 201. Un élément de poussée 202 est monte dans la plaque de matrices au poste récepteur de matrices 28 et est mis sous tension par ressort vers sa position antérieure extrême au moyen d'on ressort hélicoïdal 203.
Lorsque la coulisse coupante se
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meut vers l'organe de poussée 202, les flans pénètrent dans l'organe tubulaire 196 et sont pressés le long de celui-ci par l'organe de poussée 202. Le ressort 203 est employé pour amortir le choc puisqu'il y existe une colonne relativement lon- gue de flans dans le tube 198.
Une méthode et un appareil pour la formation de vis à tête en forme de secret selon la présente invention prévoient un mécanisme de cisaillement perfectionne qui supprime les îlots dans les extrémités découpées du flan initial. Les matrices et les outils coopèrent avec le mécanisme de cisaillement pour former un flan achevé ayant une tête qui ne demande aucun usinage en réduisant ainsi les déchets, les frais d'inventaire et les frais de machines.
Un mode préférentiel de réalisation de l'invention a été décrit et illustré, mais il est bien entendu que diverses modi- fications et variantes des parties pourront être appliquées sans sortir de la portée de l'invention.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Method and apparatus for forming a loaf for socket head screws.
The present invention relates generally to forging methods, and more particularly to a new method and apparatus for cold forging of articles having bent parts, for example socket head head or sooket, and the like.
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In the manufacture of socket head screws, it was customary to shear blanks from a raw material and then bend them back, and drill the screw blank to close the socket head and shank, The blank is then generally machined both on the head and on the end of the shank and is threaded to complete the screw. Machining or milling of the blank head has been employed to form the chamfer at the edges, to keep the head height within the required tolerances, remove the bevelled section of the hexagonal hole, and give a better finish to the surface of the blank. head to improve appearance and for safety since such milling removed any sharp edges.
The machining of the end of the shank of the blank was performed in a tip forming apparatus as one of the operations of a combined machine incorporating cutting, tip forming and threading, but the operation Milling at the end of the head has generally required separate handling as well as the provision of a separate machine to perform this function. With such machining, difficulties have sometimes arisen, since the cutting operation often leaves barbs in the hexagonal hole formed in the head.
This separate milling operation resulted in additional machine investment costs, maintenance costs and operating costs as well as difficulties such as when chucking screws without damaging the thread and the precise positioning of the blanks, so that the machining operation must be performed properly.
In addition, the cost of materials has increased as milling or scraping on a 3/8 "head screw removes as
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waste about 1/32 "of the material. In mass production the accumulative cost of such waste is substantial.
The need for machining the end of the blank head has often been caused by the presence of helot on the ends of the initial blank sheared from a metal wire constituting the raw material, which produce sharp edges and defects in the end of the blank with the head.
These islets, which constitute small protrusions partially separated from the part to which they are joined, leave sharp edges on the completion of the head-forming operation, which may injure or cut the operator's fingers. adversely affect the appearance of the finished product. '
In the method and apparatus incorporating the present invention, improved shear is achieved by cutting the initial blanks in the starting wire or rod without forming excessive islands or unevenness in the end or cut surfaces. However, the ends of such initial blanks are not square.
In the first shaping operation, the blanks are positioned in die fixtures and their surface is tapered in a manner which concentrates pressure on the end face of the blank to give complete squaring of the end. The dies and the tools used in this phase of the operation are also arranged in such a way as to avoid twisting, bending or eccentric movement of the blank.
The flaui is then folded back, forming a head having a smooth end race and a well-filled crown around the outer edges. Here again, the dies and the tools. used for the formation of the folds are so arranged that the pressure is concentrated on the end face so that a satisfactory finish and low tolerance
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result. The inner end of the head portion does not flow into the corners of the die cavity, leaving unfilled corners which are filled in the next step.
In the final shaping operation, the head is pierced by means of a polygonal punch or a socket forming tool. During the first part of the punch penetration, the material of which the head is formed is folded forward into the lower corners of the die cavity to form a completely filled head. This forward bending results in cutting of the punch from the end face, and does not cause deformation of the crown or the end face. As soon as the bottom corners of the head are neatly filled, pressure builds up producing a rearward extrusion of the head along the punch and die, thereby completing the blank.
Because cutting is done without creating islands on the sheared face, a high quality finish is obtained without sharp cutting edges on the end face. The shearing also precisely produces the appropriate volume of material, so that tolerances are accurately maintained without the need for a head mill finish. As a result, the completed head screw can be made as a single combined machine having an advancing cutter, a tip forming device for machining the end of the blank shank and a thread cylinder for. give the required threads on the rod.
Such a combination machine is of the general type described in US Prost Patent No. 2,020,658 of November 12, 1935.
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One of the important objects of the present invention is to provide a new and improved method and apparatus for forming socket head screw blanks without the need for a machining operation to complete the head face of the socket. flan.
Another object of the present invention is to provide a new and improved method and apparatus for shearing blanks starting from a cylindrical rod or wire having well-defined clean cut portions without other surface defects.
Yet another object of the invention is to provide a method and apparatus for the shearing of cylindrical blanks starting from metal wires or rods, where the sheared ends are free from substantial surface defects in combination with an operation. folding to square the end of this blank to form a smooth, square end face.
Yet another object of the present invention is to provide a new and improved method and apparatus for forming socket head screws, wherein means are provided to trap a predetermined amount of lubricating oil at the end of the lube. the socket forming tool for its lubrication during the socket forming operation.
Yet another object of the present invention is to. provide a new and improved method and apparatus for forming socket head screws having a chamfer adjacent to the socket end and a crowned outer edge on the socket end without the need for machining .
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Yet another object of the present invention is to provide a new and improved apparatus for shearing a blank from a rod or wire, where the shear is provided with a gap between the cutting knife and the wire. sheath to prevent the formation of islet or deep imperfections in the surface, in combination with a squaring operation giving the blank a smooth and square end.
Yet another object of the present invention is to provide a new and improved method and apparatus for forming sooket head blanks where a shallow notch is formed in the end of the blank during the cutting operation. cutting and a socket forming tool is then pressed into said notch to form the required socket, where the notch and the socktt forming tool are dimensioned such, and are arranged in such a way, that they allow the 'entrapment of a predetermined quantity of lubricating oil for the lubrication. tion of the end of the socket forming tool.
Yet another object of the invention is to provide a new and improved scraping device to give the required shape to the end of the blank and to detach the blank from the tool,
Still another object of the invention is to provide a new and improved die assembly giving a pretension on one of the surfaces which is greater than the pretension on other surfaces to ensure that the blanks formed therein do not deform the die and thus form articles of conical shape.
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Other objects and advantages of the invention will emerge from the description and the drawings which follow, in which,
Figure 1 is a plan view of an improved cutting machine incorporating the present invention.
Figure 2 is a section taken through the machine in front of the faceplate, illustrating the cutting and transfer mechanism.
Fig. 3 is an enlarged fragmentary section showing construction details of the cutting tool sheath and the cutting ring.
FIG. 4 is a view of the Ion [, of line 4-4 of FIG. 3 illustrating the face of the cutting ring.
Figure 5 is a section on an enlarged scale illustrating the cutting operation immediately before the break separates the blank from the starting material.
FIG. 6 is a plan view, in longitudinal section; The dies and tools dies at the first die station illustrating the position of the elements when the sliding nozzle on the side of the cutting device engages the die in the die plate, preventing further forward movement of the nozzle.
Figure 7 is a view similar to Figure 6 illustrating the position of the elements at the end of the operation at the first die station
Figure 8 is a plan view, in longitudinal section, of the second die station where the head is folded back at the end of the blank illustrating the elements upon completion of the operation performed at this station.
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Figure 9 is a longitudinal sectional plan view of the third and final workstation, where the socket is formed in the head illustrating the elements at the end of the stroke at which the forward folding is completed and the extrusion to The rear begins.
Figure 10 is a view similar to Figure 9 illustrating the elements at the end of the working stroke,
Figure 11 is an enlarged fragmentary view of the blank head formed in the second workstation of Figure 6, illustrating the shape of the tool forming a shallow notch in the head,
Figure 12 is an enlarged fragmentary sectional view of the socket forming tool as it comes into engagement with the formed head at the second die station, illustrating how the lubricant is trapped at the end of the die. sooket training tool.
Figure 13 is a longitudinal sectional side elevation of the third workstation illustrating the construction of the air hammer and the rasp or detaching tool
Figure 13a is a schematic illustration of the squeegee lever control.
Figure 14 is an end view of the tools. at the third matrix post.
Figure 15 is a plan view in longitudinal section of the final station of the cutting machine where the head screw loops exit the machine *
Figure 16 is a side and end view of the initial blank cut from the starting material
Figure 17 is a side and end view of the blank formed at the first die station.
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Figure 18 is a side and end view of the blank formed at the second die station.
Figure 19 is a side and end view of the final blank formed at the third die station.
Referring to Figure 1, the numeral 10 denotes a plinth frame of any suitable construction.
A main shaft 11 is supported on opposite sides of said frame and has a crank 12 having a connecting rod 13 which is journaled. On this crank a counter-arbie 14 is connected by gears to the counter-shaft 11 so as to rotate at the same speed as the shaft. The base frame has at its anterior end a die plate 16 and inside a sliding track formed in the frame, a cutting slide 17 is mounted so as to receive a reciprocating movement towards the plate 16 and in s' moving away from it. The connecting rod 13 is articulated on the slide to produce its reciprocating movement in response to the rotation of the crank shaft.
Wire or metal rod 18 is fed through frame 10 by means of feed rollers of conventional type or the like and is sheared at a shearing station 19 into blanks 21 shown in Figure 16 and transferred to the first die station 24 Referring to Figure 2, the starting material engages a shear comprising a reciprocating vertical knife assembly 22 which shears the blank 21 and carries it upward in horizontal alignment with the positions of the blank. work of the blank where it is gripped by a first pair of transfer fingers 23. A striking device (not illustrated
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is used to push the sheared slat 21 away from the reciprocating vertical knife 22.
The transfer mechanism is adapted to simultaneously carry blanks from the shear to a first die station 24, from the die station 24 to a second die station 26, from this second station 26 to a third die station 27 and from this third station 27 to a station 28 which receives the blank. Transfer fingers 23 are mounted on a carriage 29 which reciprocates forward and backward past the die plate to accomplish this action. The fingers 23 are actuated so as to grip blanks driven out of the dies and to gradually position the blank in front of the following die station, for the subsequent operation.
The entire transfer system receives energy in synchronization with the movement of the cutting slide so that the blanks are gradually moved to each of the die stations and to station 28 which receives the blank. The illustrated structure for transferring blanks gradually to each blank workstation is described in detail in U.S. Clouse Patent No. 2,026,823, January 7, 1956.
Wire 18 is fed through die plate 4 by conventional type feed rollers until it comes into engagement with an adjustable gauge 31 of this starting material. When the starting material 18 comes into engagement with the gauge 31, the appropriate volume of this starting material needed to form the finished bolt blank is sheared from the starting material by a vertical movement of the knife 22.
Referring to Figures 3 to 5, a hardened pipe or sleeve 32 is mounted in a bore 30 formed in the
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die plate 16 and is formed with a bore 33 through which the starting material 18 passes. A hardened cutting ring 34 is mounted on the knife 22 and is formed with a similar bore 36 in alignment with the bore 33 when the knife 22 is in the lower position shown in figure 2.
After the anterior end * of the starting material has come into engagement with the gauge 31 of the starting material, the knife 22 carries the cutting ring 34 upwards while shearing the blank 21 of the starting material 18,
In order to prevent formation of the helot in the cut-out end of the blanks 21 or other drastic surface irregularities, the end of the sleeve 31 is formed with a curved cutting edge 37 extending rearwardly from the face. sleeve 32. Similarly, cutting ring 34 is formed * with an edge.
curved cutting edge 38 extending backwards from the face of the cutting ring 34. With this construction, the cutting edges' 7 and 38 are spaced from each other at the greatest distance, in the area where the cutting edge is to be sheared. greater material thickness. Since the Starting Way is cylindrical, the sheared thickness is greatest along a plane passing through the axis of the starting material parallel to the direction of the shearing motion of the cutting ring 34. The depth of the area to be sheared decreases at points spaced laterally from this plane.
To form the curved cutting edges 37 and 38 on the sleeve 32 and on the cutting ring 34 respectively, their faces are polished by means of a polishing wheel in
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thus producing a shallow curved notch 40 is
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extending through: .e sheath and cutting ring. The notch 40 formed in the cutting ring 34 is best illustrated in Figure 4. The curved cutting edges are
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formed by the intersection of the bores 33 and 36 and the curved notch 40 and present in projection a shape on a plane made through the axis of the bores 33 and 36 and perpendicular to the direction of movement of the cutting ring , such as 1 i., created in figure 3.
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The sheath 32 and the cutting ring 34 are mounted in such a way that their reactive notches 40 extend # *, to the axis of the movement of the cutting ring. The "p''a + 1 32 is axially adjustable in the bore 30 to form the operating clearance adjustment up to approximately 0.004" between the face.
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of the oouante ring and the face of the. "cur.-eau * Any means required, such as a set screw 30a can be employed to lock the sleeve in its adjusted position. the space between their cutting edges 37 and> 8 is determined by the dQ11t. of the starting material. More starting material $ rAn4Q ductility requires a greater spacing between the blow bards **.
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'7 and 38, which is obtained by polishing both the aS "' ooupante as the sheath.
Referring to figure 5, when the ring
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cutting edge, 4 moves upwards with respect to the sheath 32 # upper part 37a of the cutting edge 37 (indicated by = 0 ltgn * at the start 18. In a similar way, the lower part, Sa
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of the cutting edge 38 cuts in the lower side of the starting material 18. This cutting, or shearing of 'sides cpp4a 1 material.18 continues until reaching the state illustrated dang Ig
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Figure 5 At this point in the shearing operation, the unsheared section breaks along the dotted line 45 which connects parts 37a and 38a.
This line or plane of failure is inclined with respect to the direction of the shear stress and tends to approximate the natural plane of failure determined by the physical properties of the starting material 18.
The axial spacing between the cutting edges is developed by polishing the sleeve and the cutting ring until the angle of the plane of failure 45 approaches the natural angle of failure of the material. When this condition has been met, the starting material breaks cleanly along a single plane and thereby eliminates islands or excessive surface imperfections. This also results in greater uniformity of the volume of the blank.
The curved shapes of the cutting edges 37 and 38 result in portions 37b and 38b respectively projecting axially from the sides of the notches 40. These protrusions * form a curved profile in the sheared portion of the cutout which generally follows the inclined plane of failure to ensure that the failure surface is sharp across the entire end of the blank. The anterior ends of the protrusions 37b and 38b are, however, axially spaced from each other so that clearance is provided to prevent serious damage to the fracture surface as the cutting ring 34 continues to move in its position. superior.
The blank 21 is transported by the conveyor fingers 23 from the shearing station 19 to the first die station 24 illustrated in Figures 6 and 7. In the die plate 16 the first die station 24 is mounted. a die holder 46 which in turn supports an extrusion die 47. This extrusion die 47 has an inlet portion 48 having a diameter substantially equal to the
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diameter of the blank 21, leading to an extrusion groove 49 of a diameter equal to the diameter required for the bolt shank. A punch pin 51 is positioned with its end 52 so as to engage the inner end of the blank when the proper amount of blank forming material has been extruded through extrusion groove 49.
The engagement of the end of the blank with the end face 52 of the batting pin 51 prevents further inward movement of the blank through the extrusion groove 49 and also acts to give some squaring of the blank. end face of the fiant
On the cutting slide 17 is mounted a die 53 in the form of a sliding nozzle supported so as to receive an axial movement with respect to the cutting slide! 17 within a support nozzle 54. A key 56 mounted in the cutting grout 17 extends into an elongated keyway 57 and acts to limit the axial movement of the sliding die 53 relative to the cutting slide. 17 towards the die plate 16.
A spring 58 is placed between a reinforcing plate 59 and a shoulder 61 to tension the die nozzle 53 towards the extreme anterior position of its stroke with respect to the slider cut ** te 17, as illustrated in FIG. 6. sliding die 53 has a tapered section 62 extending rearwardly to a coaxial bore 63. A folding tool 64 extends into the friction bore 63 for lateral support and is formed with an enlarged head 66 capable of being extended. in engagement with a shoulder 67 of the sliding die 53 to limit the anterior movement of the folding tool 64 relative to the sliding die 53.
A reniai ankle? circle 68 passes between the posterior end of the
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folding 64 and the reinforcement plate 59 to limit the rearward movement of the tool 64 and will transmit the folding forces to the cutting slide 17.
The folding tool 64 is formed with a flat end face 69 capable of engaging the end of the blank 21 located at the die station 24 as the cutting slide 17 moves toward the die plate 16, The bore 63 formed in the sliding die 53 has a diameter substantially equal to the diameter of the blank 21 so that it provides substantial lateral support for the outer end of the blank, thereby preventing bending of the blank or the like during the process. The extrusion of the Inner end 4 through the extrusion groove 49. As mentioned above, the ends of the blank 11 are formed with a clean section which, however, is not square.
Therefore, the engagement between the end face 69 and 3, the end of the blank 21 is initially eccentric and would produce bending of the blank if it were not for the lateral support of the bore 63 of the sliding die. 53.
As the cutting slide 17 moves towards the plate. dies 16, the sliding die 53 is held in its forward-most position by the spring 58. As a result the blank is well supported when pushed through the extrusion groove 49 until its inner end comes into engagement with the end face 52 of the impact pin 51.
Figure 6 illustrates the position of the various elements at the point in the stroke where the anterior end of the sliding die 53 engages the face of the die 46, thus preventing further movement towards
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the front of the die 004 '+ 40ante 53 The motor QQUU <F9jt9ltfy is formed in such a way that the inclined section e? og spaced from the end of the extrusion die 47, 4 * continuation of the movement of the slide cutting 17 vzw previous position of the dead pitres shown in the t% ffif% 7 continues to press the folding tool 64 towards the av4t4 # qu thus moving the blank along the town hall 0p, u.34 $ {tn |} tµ 53 and the intrusion matrix 47 Until the internal 1 ',' 6 comes into engagement.
with the end face $$ 49 the punching tool 5, an engacenient prevents tqi4t QMV movement of the blank forwards and initiates the folding back of the inclined section 6a go the sliding die 53, The rQPUas ;, of the blank extract is te4 PRf4t that the couUssante matrix 53 is fixed with respect to hl? ril | , of dies 6, do lonçe which folding requires a QMfWe 1S of the end of the blank with respect to the section inc1u. g, sliding die. The friction between the walls eg 19 iµ0 || ffl 62 and the bore 9 'resists 4 un te: movement towards eyfat bzz results in rigging a high pressure between the blank and the end face 69 of the rePI1998 # tool i 'ge4 produces a concentration of pressure which ensures that 14 rAt. end 72 of the blank 7> formed at the first M4rto station is flattened and is smooth and square as illustrated ft. , ftlNM 17.
The radial entrapment of the starting material 44eq the sliding die 55 produces a conical blank although the blank 7> is symmetrical about its central axis, as the cutting slide 17 is closing 40 MPU. pl4qme 4 dies 16 at the peg e 904ppf 51 is pushed forward by a trAPPO 74 command shown in figure Ip to eject the ffcan 7 49 1.1
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matrix 41.
Deltffetf de 'r & b.tb iJ $ à1s1 $ sebt the fi an 73 when it emerges dw there Homeland * kf m Id carry eh a position in allenettisnt & if die post of matrix illustrated in the figure and in the plate of tll '3 16 si.dst, t, s post is mounted an IIdt't' ..! 'T1Af1Chl l' r \ iJrr / 1é with a shoulder 77 inclined so as to handle aoriVafËë ht5 iv, h'bb in engagement and supporting a invert oh de lt4 ta having an outer bevel which adapts to the bie * at "p'1êm'n '77, Dorritre the matrix in.rt1on 78 de finds fila de a iiiit CÁtW1ktétitè inseftion of matrix 7Si which is supported, tLdtit in a bore Si thundered into the die-ports 16. At the kir Mars of the second die insertion 79 there is 1.6 a tubular stop member 82 pressed against the end P.td1., 1 second die insertion. 'ext4m1té of ffiatriod 7 by t3 bkâlûâ of assembly 83.
This ring 6o, mbntage 8 rl1'Î. The internal td of the die holder 76 and the tbethdë iVée uhi spleen end 84 utappuy4ût 6ôùtï'e 1't ep <itU! t.ëta% ë6 age the discarded organ sa.
The posterior end of the linked rod assembly 85 comes into engagement with a plate of rt41. '. Mtnt 67 u1, in turn, transmits the forces di' siYkJ i 081. * 1 * of lt aeh1n.f -> The first 1bil, in de m.'1G '78 is formed * avoo ut central bore 88 which ilYiy' 1 11i0, 'iWHilf cil ètt'dh1Ué 89. on the second lnlfjt4 ai f 15 To define a head ettd' in which the bëtê of the il.n bit folded. I arcure it from the face 4.etf'Mtb. Deuxième9, Id second Insertion of Matrix 79 is formed with a 1 "'g thru through the stopper member 82. The a6ge & P1 and 99 have a diameter substantially equal to the di $ Mete * 1. extruded part of the blank 73 so that the blank 73 bO1i * .. tt.i1mèÜt in the dies,
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before topliage.
A tapping pin 9 passes through 11.14. K 92 and is brought into position with its end face 94 and together with the inner end of the blank 73 when the extruded portion of the blank 73 is brought into position. inside the bore 91 and the bore 92 and the non-extruded portion extends past the end race 89. A plurality of vent rils 93 are symmetrically disposed in the die 78 for prevent occlusion of lUb1t16ftt¯ oils. or air at the inner corner of the cavity formed by the bore it faces 89 * At the second die station 26 is mounted a Pet # 4 tool 96 on the cutting slide 17 which supports a $ tttttËUt 4. folding 9? ' in alignment with the first insertion due to it imteidi 78.
A reinforcement plate 98 placed behind the tool frame gl transmits the folding forces to the part # * ctui3ii f $ The tool holder 56 in turn transmits the loads of tep1i. "Via a second plate of reinforcement µ9 fc the cutting slide 17. The ring 97 has a beta bore 10 of a diameter slightly larger than the distance between the corners of the socket which is finally formed in the blank. placed an indentation peg 109 having an end face 10 61K 'the form of a trunk of e8ne with -an angle of about 80 * by r & 8r to the axis of the peg as well as air vents 100 digodddi symmetrically on its external diameter parallel to 8n axât Ci * venta Ioô communicate with ventilation grooves 106a formed in the reinforcement plate 98.
The face of. K'3m1 "is flattened at 104 4 to a diameter of about 0.04 of an inch in the sizing machine shown. The indentation tool threads to form an ôhâhtteln 106 which remains in the completed blank.
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help guide a key in lip ooçk% pt fçjrm4 during the following operation.,.) a ring 97 has an onçqçhe H37 with a corner in 1108, This rounded corner IQO fgem # 3 ,. edge required in crown the top endol4r # #M,; e feffri completed.
As the populating slide moves towards the die plate on, the blank 72 Put pqq * u second plague has come? en ffftgWMMt jf ff Jl fjfKVtUt 4'lndentatlo'n 108 and ;, we are in the watr $ e µ 1'r # that its internal tM-trëtnit come 4Veç g finji 4! $ ç $ rômnà '94 de l' tool 4 <typing 'That. prevents ut (? MVfftw 1'1'G iu blank towards j 'inside. && continuation 0u m'tmll t cut slide towards A plate do mat frieze prodi # $ If ropt4epç from the end of the blank in the state illustrated dpeq 4 f4gyre 8 'and: in this way the InttiAl 4 blank head 109 114motrd 94ni 1; emro 18 is formed.
4th blank 109 presents a drottç m uqo t3te rod 112. As the head bzz is zF., Has R <! Ur '44 engagement with the wall of the bore .66, a mow # jlî | The friction-resistant inside of the blank loosens as it increases the pressure on the upper sheet resisting re-folding Therefore, the p4p4reeurt of the blank is 4 # fflgbro -and a $ q4n 4fi '' t fprm 113. also ", the tool 'entaon 10S; tarnished Xeonqoçho shallow 114.
The wedge 116 does not completely fill in the 49 HftoMn since higher pressures are required) j, seo (to allow the material to flow into the acute wedge, more when the resistance due to siltation by the wall of the cavity resists this flow * When the comp4pte slide J * 7 performs its movement. back $ from the face go the M4tr4op #; g neville de strike 93
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<pomenoq OPtt Rt)? R !!!!!! <H-; 4 <e PPP9 "af 19! Wa 4 o. Es fingers Fp);
'wpfiltMnji ffaw m ff PfflK? pe to 'j, n!') 'bzz ff li j Ht f <4lW * W * Hp i9 x !! 9pK tfn' e R $ 9 jiff- * fo # jflï.-ia 4nt; fF | ii (i 119 , ç Ht (UfltfffAflff fî'jiï 8 'P pression la fq fjf If Ie r1i1,9 | i fi mffAef tli' plus fortenwnti ,, 1 v. 3. potf 4? 4; pmçn venttiog PAV 4tw t''e for ffrap9fihf y UflWrtffflWVWW * 4'aip which of oil luril1 vfflttUtfrtftu * w fin pqqr rOO41tet R pgn bzz t purp> oo plete sw f -! Q) 4 'p! 4 hwto fs <;. pp <M, t,) ! e 9P "1 '! rn ,, a7 aMpp <ap4 1 dan m ùltiWffi l (2f f <Bl * le pQPte'.trtsa igj,' 'I 3, Ul) Pt # w 1 Hw éléffltn 49 motrice iWf H 9 H 9tWe ïwnfMm 1 4 9 <ry en i $ t 'entez149 Oins 4011 Ifs, 7, n! T' de t;
4a 9 vti pp om498 ", p vp 7'c Au 40444me ddmçr4t do mlertpe zizi
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clamping it in place against the inner face of the first die member 126 and in turn retains the first die member 126 against the tapered inner face 123. The end of the mounting ring 131 abuts a shoulder: 132 of l stop member 129 and the posterior extract of the mounting ring abuts against the reinforcement plate 87.
Consequently, the shaping forces are transmitted by the stop member 129 and the mounting ring 131 to the reinforcing plate 87.
In the illustrated embodiment, the blank is of the type threaded for only a part of the length of the rod. Therefore, an extrusion die 133 is mounted at the end. anterior tee of the stopper member 129 and is formed with an extrusion groove 134 which reduces the diameter of the rod in the aorta threading region which the thread cut on the rod will have a maximum diameter equal to the diameter of the part non-threaded rod.
The end face 136 of the second die insert 127 cooperates with a bore 137 to define a die cavity in which the head is formed. The second die member 127 is formed with a bore 138 passing through, and coaxial with, the bore 137 and also coaxial with the extrusion groove 134. The tabular stopper member 129 has a bore 139 coaxial with the groove. extrusion 134 and having a diameter slightly larger than the diameter of the extrusion groove.
A hammer pin 141 is mine in position with its anterior end 142 in the bore 139 and capable of engaging with the end of the rod of the blank when the required extrusion through the extrusion groove 134 has been completed.
A 143 eot tool holder mounted in the cutting slide
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17 at the third die station 27 and is formed with a central bore 144 which laterally supports a punch holder 146. Within the punch holder 146 is mounted a punching or socket forming tool 147 formed with one end. posterior enlarged 148 adapted to come into engagement with a shoulder 149 of the punch holder 146 to prevent forward movement of the perforating tool relative to the punch holder 146. The posterior end of the enlarged end 148 is formed. presses against a reinforcing pin 151 which in turn bears against a stop member 152 ′ mounted in the cutting slide 17.
A wedge 150 adjustably places the stopper member sa.
The anterior end of the puncture tool 147 is formed with a hexagonal end 153 having a truncated cone 154 at its anterior touch.
Because the bottom corners 116 of the blank 109 are unfilled, the first effect that occurs at the third die station 27 when the perforating tool 147 enters the head is the upward folding, which produces the flow of metal of the head in the corners, abruptly, filling the lower corners of the head. This results in the perforating tool 147 cutting through the head along the rounded corners 113 and not altering the contour of the upper face of the head. FIG. 9 illustrates the positions of the elements at the end of this forward folding phase.
As soon as the bottom corners are quickly filled, continued movement of the tool punched 147 in the head, produced the extrusion backward along the exagona- le portion 153, thereby increasing the height of the finished head. up to that shown in figure 10. Since the initial part of the punching operation does not produce lateral forces * the chamfer around the hex socket at the top face of the finished bolt remains unaffected.
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When making socket head screws which do not require a chamfer around the open end of the sooket, the diameter of the indent tool 102 can be reduced to a diameter not exceeding the diameter between the flat parts of the hexagonal part 153 of the punch tool 147.
Referring to Figures 11 and 12, the angle of the truncated cone of the punch tool 147 is less than the angle of the done 103 of the indentation pin 102 so that the lubricating oil will not be trapped by the punch tool next to its outer edges. However, the flat end face 156, illustrated most clearly in Figure 12, prefers a larger diameter than the corresponding flat end face of the indentation peg 102 so that a small pocket 155 of dimensions Controlled 153 is designed to trap lubricating oil when the perforating tool enters the head.
This trapped lubricating oil serves to lubricate the end of the perforating tool during the perforation operation and thus increases the life of the tool. It is important to make sure that. the correct amount of lubricant is trapped because insufficient amounts of lubricant will cause excessive punch wear and too much will produce radial lines at the inner end of the socket, these lines being poorly drawn, which is detrimental to the appearance of the finished article and produces concentrations of stress. The pump and nozzle for delivering lubricant to the tool and dies have not been shown since they are well known in the art.
When the cutting slide 17 lies rearward after completion of the working stroke at the die station 27, the striking punch 141 is pushed forward by the control.
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74 of the impactor chase the finished blank out of the dies to the third die station 27.
A scraping or separating mechanism shown in Figures 9, 10, 13 and 14 is provided to perform the combined functions of stamping, marking letters or numbers on the top surface of the head of the screw cap around the socket and also to effect scraping or separation of the blank from the socket forming tool 147 as the cutting slide 17 moves rearwardly from the die plate 16, This scraping mechanism includes a support 161 for a scraping ring 162. The support 161 is slidably supported by push pins 163 guided in bearings 164 mounted in the tool holder 143,
These push pins 163 are anchored in the bracket 161 against a shoulder 166 by mounting bolts 167 threaded into the ends of the push pins 163. The views of Figures 9 and 10 show a single push pin 163 and the mounting bolt. 167, since these views have been taken along a broken plane arranged to also show the spring mechanism for resiliently urging the scraping mechanism to the rear position.
However, the two symmetrically arranged push pins 163 and the mounting bolts are provided on the opposite sides of the bracket,
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aine1rQU'111shown in figure 14.
To urge the bracket 62 to the illustrated rear position, spring bolts 168 are arranged symmetrically as shown in Figure 14, protrude through the bracket 161 into axially extending bores 169 formed in the holder. tool 143.
Nuts 171 are threaded on the ends of the bolts 168, Dee springs 172 pass between the nuts and a flat face 173 counted on the face
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front of the tool holder 143 by bolts 174 and act to elastically tension the support 161 and the scraper ring 162 towards the posterior position shown,
The scraper ring 162 moves forward with respect to the cutting slide 17 to engage the upper face of the blank 117 at two different times in the cycle, and it performs two separate functions.
The first function is to mark any required signs on the upper face of the blank head around the socket and the second is to detach the blank from the sooket forming tool 147. Referring to Figure 14, the scraper ring 162 has raised markings which imprint the required numbers or letters on the head of the blank.
In Figure 13, there is illustrated the mechanism for silencing the movement of the scraper ring 162 forward. The posterior ends of the push pins 163 come into engagement with the fork-shaped upper end of a scraper lever 175 articulated at 176 on the cutting slide 17. The posterior side of the lever 175 rests against a mounted anvil 177. sliding in a hollow cylinder 178 in a bore 179 formed in the cutting slide 17.
The anvil 177 is formed with a flange 181 capable of engaging the anterior end of cylinder 178 to limit rearward movement of the anvil 177. A shock piston 182 slidably located in cylinder 178. fits onto the inner wall of the cylinder, a spring 183 extending between the piston 182 and the anvil 177 normally maintaining the piston in the posterior position shown in Figure 13. A spring guide 184 is mounted on the cylinder. anvil 177 to prevent bending of the spring 183.
Pressurized air is supplied through any suitable valve (not shown) to the inlet passage 186
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formed in the cutting slide 17 towards the posterior end of the bore 179. The cylinder 178 is formed with an annular groove 187 communicating between the passage 186 and radial slots 188 passing through the walls of the cylinder. Seals 189 provided on cylinder 178 engage the inner wall of bore 179 to prevent leakage along that wall. When pressurized air is admitted through passage 186 to the rear end of piston 182, the piston advances along cylinder 178 until it strikes anvil 177.
A considerable free travel distance is provided so that the piston 182 has substantial speed when it makes contact with the anvil.
The engagement of the piston 182 with the anvil 177 produces forward movement of the anvil, and through the scraper lever 175 and the push pins 163, it pushes the scraper ring 162 against the piston. upper face of the blank 117 plaoé in the dies. Since the kinetic energy of the movement of the piston 182 must be absorbed over a very small stroke when the scraper ring 162 engages the head of the blank, sufficient strong e: s are developed to mark the required letters or numbers, in the upper surface of the head. The valve which controls the pressurized air to the passage 186 is synchronized so that the scraper ring 162 strikes the blank, while the cutting slide 17 is in the front dead center position.
To detach blank 117 from socket forming tool 147 as slide 17 moves rearward from die plate 16, the scraper lever is rotated in the opposite direction of the needle movement. watch to push the pegs 163, and in turn the scraper ring 162 towards
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forward relative to tool 147. This prevents the blank from being forced out of the dies by the tool. In Fig. 13a a control of the scraper lever is schematically illustrated. A connecting rod 191 is pivotally connected between the connecting rod 13 and an arm 192 on a camshaft 193 supported on the cutting slide 17.
Consequently, the camshaft 193 oscillates forward and backward as the connecting rod 13 oscillates about its pivot on the cutting slide 17 in synchronization with the reciprocating movement of the cutting slide. A cam 194 on the camshaft 193 engages the scraper lever 175 to produce the required movement in the direction opposite to the movement of the needle points of a watch. when the cutting slide 17 separates from the dies .. the punching pin 141 is pushed forward by the operating mechanism 7 to drive the finished blank at the die station 27 into the transfer fingers 23 which carry the blank -finished in a position in line with the station 28 blank receiver.
A tubular member 196 located at the blank receiving station 28 is mounted in a holder 197 which in turn is mounted in the cutting slide 17. The tubular member 196 is sized to accommodate the completed blanks 117 and is mounted in alignment. with a tube 198 exiting the cutting device, In order to prevent the blanks from falling out of the tubular member 196 as the cutting slide withdraws,
a spring tensioned friction member 199 is mounted in the side of the tubular member 196 and is pressed towards the blank by a leaf spring 201. A push member 202 is mounted in the die plate at the die receiving station 28 and is spring tensioned to its extreme anterior position by means of a coil spring 203.
When the cutting slide is
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moves towards the pusher member 202, the blanks enter the tubular member 196 and are pressed along it by the pusher member 202. The spring 203 is used to absorb the shock since there is a relatively long column of blanks in tube 198.
A method and apparatus for forming secret head screws according to the present invention provides an improved shearing mechanism which removes islands in the cut ends of the original blank. The dies and tools cooperate with the shearing mechanism to form a completed blank having a head which requires no machining thereby reducing waste, inventory costs and machinery costs.
A preferred embodiment of the invention has been described and illustrated, but it is understood that various modifications and variations of the parts may be applied without departing from the scope of the invention.
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