Procédé de fabrication de bagues métalliques et en particulier de cuvettes et cônes pour roulements à rouleaux. Le procédé communément pratiqué, à l'heure actuelle, pour la fabrication de ba gues métalliques, telles que des cuvettes et des cônes pour roulements à rouleaux, con siste à faire usage d'outils tranchants pour amener la matière à peu près à la dimension et à la forme désirées pour l'article terminé, après quoi on soumet habituellement les ba gues en métal "vert", c'est-à-dire non trempé, à un traitement thermique, puis on les meule ot on les finit.
En raison du haut degré de précision nécessaire dans des pièces de ce genre, et du pourcentage élevé de perte dans le traitement thermique et le meulage, ce procédé ordinaire est nécessairement dispendieux; en outre, il est susceptible de produire, dans la pièce, des défectuosités qui ne sont pas facilement perceptibles au premier abord, mais qui se développent à l'usage et nuisent à la valeur du roulement dont une telle pièce fait partie. L'invention a pour but principal d'obtenir des résultats supérieurs à ceux de l'ancien procédé et de diminuer grandement le prix de revient.
La présente invention concerne un pro cédé de fabrication de bagues métalliques et en particulier de cuvettes et cônes pour rou lements à rouleaux.
Le procédé suivant l'invention comporte les opérations suivantes: Après avoir fait en métal vert, c'est-à- dire non durci ni trempé, une pièce ayant à peu prés la forme et la dimension qu'on désire pour la pièce terminée, on lisse une surface de cette pièce par une pression supé rieure à la limite d'élasticité du métal, mais inférieure à sa limite de plasticité, de ma- mère à effectuer une sorte d'étirage, ou dé placement permanent, de la partie superfi cielle qui est soumise immédiatement à la pression, sans allongement appréciable de la pièce; on chauffe ensuite la pièce en métal vert, puis on la refroidit brusquement, pour la tremper.
Une forme d'exécution d'un dispositif pro pre à la mise en oeuvre dudit procédé est représentée à titre d'exemple dans le dessin annexé, dans lequel: Fig. 1 est. une coupe verticale d'un mé canisme propre au cylindrage de la face extrême et de la surface interne d'une cu vette pour roulements à rouleaux; Fig. 2 en est un plan, le porte-broche étant enlevé; Fig. 3 est un plan du dispositif employé pour tenir les rouleaux qui viennent en prise avec la surface intérieure de la cuvette;
Fig.4 est une élévation latérale, partie en coupe, d'un dispositif à rectifier la surface externe de la cuvette, concentriquement à la surface interne de celle-ci, et Fig. 5 en est un plan, la tête de cylin- drage et la cuvette étant représentées en coupe.
Pour mettre le procédé en pratique à l'aide du dispositif représenté sur le dessin, on place la cuvette en métal vert A, sur les rouleaux d'appui B, qui sont libres de rouler dans et sur la plaque d'assise, ou table de roulage F, et on la soumet à une pression au moyen de rouleaux lisses K, qui tournent dans des logements P prévus pour eux dans la périphérie extérieure d'un cône M et sont poussés, de haut en bas et de dedans en dehors, contre la surface interne de la cuvette.
La broche tournante L et son cône M, con curremment avec la pression axiale exercée de haut en bas sur la broche (dont le mou vement de haut en bas et le mouvement de rotation sont produits par un dispositif quel conque convenable, tel qu'une machine à percer pourvue d'un porte-broche M suscep tible de recevoir la broche L) oblige la cu vette A à tourner sur les rouleaux B et les rouleaux K lesquels, à leur tour, tournent dans leurs sièges ou logements et se dépla cent circonférentiellement avec la cuvette. Cette action sur la face d'appui, ou bout de la cuvette la rend lisse, plane et saine.
Ce résultat est obtenu normalement en un temps très court et l'on serre ensuite un frein, tel que le frein à collier C-J-I-G, représenté aux fig. 1 et 2, qui immobilise la cuvette; mais la rotation et la pression axiale de haut en bas de la broche L, du cône M et des rouleaux K continuent.
En peu de temps, l'action sus-décrite des rouleaux K travaillant sous pression contre l'intérieur de la cuvette produit sur celle-ci une surface interne lisse, circulaire et saine. Cette pression peut être appliquée à une cu vette verte avec des rouleaux montés dessus dans une position relative similaire à celle qu'occupent les rouleaux d'un roulement ter miné par rapport à la cuvette de celui-ci. Cette pression peut être appliquée par un ou plusieurs rouleaux et le diamètre des rouleaux dont on fait usage peut être aussi grand que l'espace dont on dispose pour agir dans la cuvette à travailler.
La cuvette en métal vert est supportée en alignement axial avec la broche longitudinalement mobile L, d'une presse, dont le cône M est capable de tour ner autour de son axe et est pourvu d'une série circulaire de rouleaux K dont les axes sont disposés suivant un cône ayant son som met sur l'axe de la broche. De cette façon, les rouleaux et la pièce à travailler ont la même vitesse à l'endroit de leurs lignes de contact et la pression est appliquée radia- lement et sans aucune tendance à écorcher ou déchirer le métal, ainsi que cela est caractéristique des opérations de meulage et que cela pourrait résulter d'un frottement sous pression.
Avec cette disposition, l'opé ration de cylindrage s'effectue graduellement et permet ainsi au métal de s'accommoder, de la meilleure façon, aux lois de l'écoule ment plastique. Il est à noter que, dans ce procédé, aucun rouleau ne fait un travail considérable à aucun moment, mais chaque rouleau continue, après une très légère inter- mission, le travail du rouleau qui le précède et, avec le très grand nombre de tours de la broche et de son cône, et l'accroissement de pression dû à l'avance de cette broche, on obtient une surface très lisse sans dom mage pour le métal qui la constitue et avec l'ajustement voulu de ce dernier à sa nou velle position.
Comme la pression exercée excède la limite d'élasticité du métal, la cu vette, lorsqu'elle se trouvera soustraite à la pression exercée sur elle, changera légère ment de forme et de dimension en raison de son élasticité et du relâchement de la pres sion, mais la surface très lisse produite par la pression sera conservée. On monte alors la cuvette en alignement axial sur un organe tournant, tel qu'un mandrin D (fig. 4 et 5) et on la bloque par un dispositif convenable tel, par exemple, qu'une rondelle E et un écrou N.
Un outil tranchant O convenablement monté, dans un porte outil W par exemple, se déplace en travers de la surface extérieure de la cuvette, à la façon d'un outil de tour, pour rectifier cette surface extérieure, qui ha bituellement a une forme cylindrique, con centriquement à la surface intérieure; ensuite les rouleaux ou galets espacés Q, d'une tête porte-galets S qui est montée à pivot sur l'axe T d'une chape Y, exercent une pres sion sur cette surface pour la rendre lisse et la calibrer sans détérioration de la matière. De cette façon, les trois surfaces importantes (surface d'appui ou bout, surface intérieure et surface extérieure) sont produites avec une grande exactitude et une grande perfection, sans détérioration du métal.
Lorsqu'on trempe une telle cuvette sous dilatation et contrainte, ses surfaces peuvent être comparées à celles obtenues par meulage.
Ordinairement, il est désirable de tremper, ou de durcir par une trempe de surface et de tremper, la cuvette en métal vert avec la surface très lisse dont il vient d'être question, puis de la soumettre à un traitement ther mique convenable et de la monter ensuite sur un mandrin ayant sensiblement la gros seur et la conicité requises pour la surface intérieure de la cuvette terminée et de la refroidir brusquement pendant qu'elle est sur ce mandrin.
Ce mandrin est destiné à sou mettre réellement la cuvette en métal vert, chaude, à une tension circonférentielle sur toute sa longueur, dans le double but de la calibrer et de lui donner la forme voulue par déplacement du métal et de créer une ten sion circonférentielle considérable qui en em pêchera la déformation au cours du refroidis sement brusque et après la trempe qui en résulte et assurera le maintien du fini de la surface de la cuvette. Cette dernière est en- suite arrachée du mandrin et en état d'être utilisée sans autre traitement de sa surface intérieure, ou surface de roulement.
En raison de l'élasticité du métal, la cu vette changera légèrement de forme lorsqu'on l'arrachera du mandrin sur lequel elle a été trempée, son extrémité la plus épaisse se contractant à un plus petit diamètre et la conicité de son intérieur augmentant un peu. Le degré de ce changement est constant pour des conditions données de dimension, de forme et de matière de la cuvette; on peut le déterminer expérimentalement et on en tient compte dans la détermination de la grosseur et de la conicité du mandrin et de la position angulaire des rouleaux lisseurs de façon que, une fois la cuvette refroidie, elle présente la dimension et la forme désirées.
Comme cela a été dit ci-dessus, ce degré de changement varie avec la matière à laquelle on a affaire, et il peut être négligeable dans le cas de certains alliages qui se contractent très peu à la trempe.
Il est à noter que dans le présent pro cédé on produit un écoulement plastique, ou déplacement, de la partie de surface du métal vert de la cuvette dans des conditions qui donnent des surfaces lisses de la dimen sion et de la forme requises, suivi ordinaire ment d'une trempe effectuée dans des condi tions qui empêchent une déformation appré ciable de la surface de roulement mais n'im pliquent aucune opération de nature à dimi nuer l'intégrité du métal.
Au lieu d'appliquer la pression au moyen d'un ou plusieurs rouleaux, on peut lisser la surface de la cuvette et donner à la cuvette en métal vert la forme et la dimension qu'elle doit avoir en la soumettant, pendant qu'elle est tenue sur un siège ou support convenable, ou dans une matrice, à l'action d'un man drin axialement mobile par rapport à elle et dont la surface est parfaitement finie et et trempée et présente la forme voulue pour donner à la surface intérieure de la cuvette en métal vert la forme et la dimension qu'elle doit .avoir. L'action du mandrin mobile est similaire à celle sus-décrite, c'est-à-dire que les régions hautes et basses sont nivelées sans détériorations du métal, de sorte que la surface intérieure de la cuvette est rendue lisse et parfaitement finie.
Il est faisable d'obtenir la surface lisse et la forme désirée par un outil cylindreur ou frotteur qui exerce une pression suffisante pour vaincre l'élasticité du métal sans excéder la limite de plasticité de celui-ci. En outre, la pièce peut se mouvoir tandis que l'outil reste fixe ou immobile.
Le procédé est applicable à la fabrication d'autres pièces ou articles que des cuvettes de roulements à rouleaux; c'est ainsi, par exemple, qu'on peut l'employer pour la fabri cation de cônes de roulement, ou de rouleaux pour roulements, ou d'autres bagues métalli ques.
Ce procédé présente, entre autres, en comparaison d'autres procédés, les avantages qu'il ne demande pas le même haut degré d'exactitude dans l'usinage, ou la confection, des cuvettes et cônes en métal vert; qu'il réduit de beaucoup les frais de vérification; qu'il supprime la coûteuse opération de meu lage, avec les pertes et les imperfections du produit qui peuvent en résulter, et qu'il ré duit au minimum les pertes dues à la mise au rebut de produits défectueux.
Un autre grand avantage du procédé est qu'il permet d'effectuer plusieurs opérations simultanément ou sans remontage, ou remise en place, d'ou tils ni de pièce et assure, par conséquent, la plus grande précision dans la position des diverses surfaces les unes par rapport aux autres, y compris non seulement les surfaces intérieure et extérieure mais aussi les surfa ces extrêmes; cet avantage a une grande im portance pour l'obtention d'une concentricité parfaite pour les surfaces intérieure et exté rieure, ainsi que du fini et de la disposition angulaire des faces d'appui et, dans le cas de cônes à côtes, pour assurer leur position correcte.
Un autre avantage est que la pres sion de lissage peut être appliquée par des outils montés sur la machine même qui fait la pièce en métal vert et, par conséquent, sans risque de mauvais centrage de la pièce et à un prix de revient grandement réduit. Il est également à noter que l'usage de rouleaux supprime l'obligation d'affûtage et de rem placement fréquents inhérente à l'usage d'ou tils tranchants.
Un autre avantage encore du procédé est que, comme il permet de faire des pièces à surfaces parfaitement finies et de formes ainsi que de dimensions exactes, sans meulage après que ces pièces ont été trempées, la déformation qui se produit après le meulage d'une surface trempée et par conséquent sup primée et la permanence de la forme et de la dimension est conservée.
Bien que ce procédé permette d'obtenir des pièces n'exigeant ni meulage ni autre opération pour les rendre utilisbales, il peut se présenter des cas où des produits inférieurs peuvent être sauvés par un léger meulage.