Procédé de fabrication d'un élément d'outil présentant une multiplicité d'arêtes tranchantes et élément d'outil obtenu par ce procédé Le présent brevet comprend un procédé de fabri cation d'un élément d'outil présentant une multipli cité d'arêtes tranchantes, qui est caractérisé en ce qu'on fait avancer une tôle pas à pas dans un poste de poinçonnage et qu'à chaque arrêt de la tôle on agit sur celle-ci audit poste au moyen d'au moins un jeu d'outils comprenant un poinçon et une matrice présentant des faces de travail en regard formant entre elles un angle aigu, de façon à écraser une partie de la tôle entre lesdites faces de travail et pro duire ainsi une arête tranchante ayant un angle au sommet égal audit angle aigu, le métal immédiate ment devant ladite arête étant enlevé.
Le brevet comprend également l'élément d'outil obtenu au moyen de ce procédé.
Le dessin schématique annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en ouvre particulière du pro cédé selon l'invention et une variante de celle-ci.
Les fig. 1 et 2 sont des coupes montrant les phases successives de cette mise en ouvre.
Les fig. 3 et 4 sont une vue en plan partielle et une coupe partielle de l'élément obtenu au moyen de cette mise en ouvre.
Les fig. 5 et 6 sont des coupes correspondant aux fig. 1 et 2 illustrant la variante, et la fig. 7 est une coupe partielle de l'élément ob tenu par cette variante.
L'élément d'outil représenté sur les fig. 3 et 4 est fait à partir d'une bande 1 de tôle d'acier, dont l'épaisseur peut être de l'ordre de 0,5 à 0,75 mm. Dans une première opération de poinçonnage (fig. 1), qui est en fait une opération d'estampage, un poin çon 2, animé d'un mouvement de va-et-vient verti- cal, et affûté en biseau suivant un angle de 60 pé nètre dans la bande 1 perpendiculairement à sa sur face, la bande étant supportée par une surface plane horizontale 3. Une cavité de profondeur graduelle ment croissante se forme dans la bande, le refoule ment du métal amenant la bande à se soulever de la surface 3 de chaque côté du poinçon 2, comme indi qué en 4. Des butées 5 sont disposées pour limiter ce soulèvement à une valeur insignifiante.
La fig. 1 montre la fin de la première opération de poinçonnage quand la partie 7 de la bande 1, restant sous le poinçon, est très mince, de l'ordre d'un dixième ou moins de l'épaisseur de la bande avant poinçonnage. L'écrasement auquel la partie 7 a été soumise et l'amincissement qui en résulte font que le métal, dans cette partie, a été considérable ment durci. Le poinçonnage préliminaire cesse ce pendant avant que la partie 7 soit fracturée.
Ensuite, la bande 1 est avancée pour amener la partie amincie 7 dans un poste de poinçonnage (fig. 2) présentant un poinçon 8 animé d'un mouvement de va-et-vient vertical; ce poinçon 8 présente une face 9 parallèle à la direction de son mouvement, une face frontale plane 10 rencontrant la face 9 à angle droit et une face inclinée 11, disposée à l'arrière de la face frontale et faisant avec elle un angle de 45 .
Ce poinçon coopère avec une matrice 12 présentant une face de support plane 13 et une ouverture 14 disposée en regard de la face frontale 10 du poinçon 8, au fond d'un enfoncement présentant en regard de la face inclinée 11 du poinçon une surface d'en clume 15 faisant un angle de 150 avec la face du support 13. La bande 1 étant placée de façon que sa partie 7 soit au-dessus de l'extrémité la plus basse de la surface d'enclume 15, le poinçon 8 est abaissé pour cisailler dans l'ouverture 14 de la ma trice la partie de la bande figurée en pointillé. La partie 7 est détachée et la partie de la bandé amin cie par écrasement pendant le poinçonnage prélimi naire est écrasée contre la surface d'enclume 15.
Comme résultat, il se forme une arête tranchante 16 très affilée qui présente des faces d'affûtage et de dépouille 17, 18 (voir fig. 4), définies respective ment par la surface d'enclume l5 k la face inclinée 11 du poinçon. 8. Les angles de pente d'affûtage et de dépouille de l'arête tranchante 16 sont par consé quent dans cet exemple de 15 et 45 . L'opération de poinçonnage amène l'arête hors du plan de la face 20 de la bande 1 d'une distance d de 0,127 à 0,25 mm par exemple.
En formant l'arête tranchante 16, le poinçon 8 et la matrice 12 agissent seulement sur une très petite quantité de métal, les qualités de coupe de cette arête dépendant des angles des faces 17, 18 immédiatement contiguës à l'arête, et non pas des surfaces plus éloignées laissées intactes par la seconde opération de poinçonnage, telles par exemple les surfaces 18a.
La bande 1 avance pas à pas et à chaque arrêt on effectue l'opération illustrée à la fig. 1 et, en même temps, sur une partie de la tôle amincie par une opération précédente des poinçons 2, l'opération illustrée à la fig. 2.
Il peut être souhaitable de supporter la surface 15 de telle sorte qu'elle puisse se déplacer légère ment sous l'action d'une surcharge élevée prédéter minée. .
Dans l'élément d'outil (fig. 3) obtenu au moyen du procédé décrit les arêtes tranchantes 16 sont dis posées en lignes parallèles obliquement par rapport à l'axe longitudinal de la bande 1, les arêtes des li gnes adjacentes étant décalées. Les poinçons 2 et 8 nécessaires pour la formation simultanée de deux lignes adjacentes d'arêtes tranchantes peuvent être montés ensemble dans un porte-poinçons et mis en mouvement ensemble et simultanément dans une presse ordinaire ; la bande est alors avancée entre chaque opération des poinçons 2 et 8 de deux fois la distance séparant les rangées adjacentes, de façon que chaque partie de la bande soit présentée tour à tour devant chacun des deux jeux de poinçons.
L'élé ment d'outil est terminé par une opération de trempe ; par exemple s'il est en acier doux, il peut être cémenté par un traitement au cyanure.
Dans une variante du procédé décrit, on pour rait présenter la bande de tôle obliquement aux poin çons 2 et 8.
Dans la variante des fig. 5 et 6 on évite que des efforts dissymétriques n'agissent sur le poinçon. A cet effet, on emploie un poinçon préliminaire 2' (fig. 5) ayant deux faces symétriques 30 et 31, toutes deux inclinées à 60 sur la verticale et convergeant vers une courte surface frontale 32. L'opération illus trée sur la fig. 5 est d'autre part semblable à celle de la fig. 1, et il en résulte une partie 7' amincie dont l'épaisseur a de nouveau moins d'un dixième de l'épaisseur primitive de la bande de tôle 1.
La fig. 6 illustre la seconde opération de poin çonnage dans laquelle un poinçon 8' détache la par tie amincie 7'; ce poinçon 8' a deux faces symé triques 33, 34 à 45 sur la verticale, qui forment des épaulements latéraux d'une surface frontale plane 37, disposée symétriquement et dont la largeur est ap proximativement la même que celle de la face fron tale 32 du poinçon 2'.
Au poste de poinçonnage, la bande 1 repose sur la surface de support 38 d'une matrice 39 avec la partie amincie 7' juste au-dessus d'une mortaise 40, située au fond d'un enfoncement de la matrice 39 en regard de la face frontale 37 du poinçon 8'. L'enfoncement de la matrice 39 comporte de chaque côté de la mortaise 40, une surface d'enclume 41, 42 inclinée de 15o par rapport à la surface 38.
La par tie de tête 37 du poinçon découpe la partie amincie 7', et le métal, de chaque côté de celle-ci, est écrasé symétriquement contre les surfaces d'enclume 41, 42 par les faces inclinées 33, 34 du poinçon 8' ; une paire d'arêtes effilées et opposées 43, 44 sont pro duites de cette façon, chacune avec des angles de pente d'affûtage et de dépouille (fig. 7) de 15 et 45 respectivement ; les faces d'affûtage et de dé pouille 48, 49, respectivement 50, 51, sont formées respectivement par les surfaces d'enclume 41, 42 et les faces 33, 34 du poinçon, comme dans la mise en ouvre illustrée aux fig. 1 et 2.
Dans une troisième opération, l'arête 44 est dé placée vers l'arrière de la bande 1, pour permettre à l'arête 43 de trancher lorsqu'on déplace la bande dans le sens de la flèche de la fig. 7. Si dans la bande tranchante terminée les arêtes 43, 44 sont soulevées de dl, d2 respectivement par rapport à la surface 20 de la bande, la profondeur de coupe de l'arête 43 sera limitée à dl - d2, soit 0,127 mm par exemple. En dehors des arêtes tranchantes 43, seu les les arêtes 44 seront en contact avec la pièce à travailler pendant l'emploi de la bande et puisque les surfaces présentent des rampes, celles-ci glisseront plus facilement sur la surface de travail.
Pour éviter le retrait de l'arête 44, le poinçon 8' et la matrice 39 peuvent être asymétriques. La disposition des arêtes tranchantes peut être sembla ble à celle de la fig. 4.
Les arêtes tranchantes des fig. 1 à 4 peuvent aussi être munies de surfaces limitant la profondeur de coupe. L'élément d'outil décrit peut être employé avec un- organe de support pour constituer un outil à main correspondant à une lime ou râpe usuelle. Des éléments d'outil peuvent aussi âtre réalisés sous forme cylindrique, partiellement cylindrique, conique ou de disque pour être employés dans des outils rotatifs.
On constatera que les arêtes tranchantes des élé ments d'outil obtenus au moyen des procédés décrits sont en général beaucoup plus efficaces que celles d'un élément dont les dents font des angles au som met de 90 ; de plus l'arête tranchante est mieux for mée dans les procédés décrits qu'il n'est possible de le faire en une seule opération de poinçonnage, comme on le faisait jusqu'à présent. L'agencement des fentes d'évacuation des copeaux des éléments décrits ne rend plus nécessaire de lever les arêtes tranchantes de plus de l'épaisseur du métal pour assu rer un dégagement satisfaisant des copeaux.
L'angle de dépouille positif qui en résulte permet un travail de coupe plus efficace ; du fait que les arêtes tran chantes des éléments décrits ne sont que légèrement saillantes, (soit 0,25 mm ou moins) elles sont en fait soutenues suffisamment pour supporter les ef forts que le travail peut leur imposer.
Method of manufacturing a tool element having a multiplicity of cutting edges and a tool element obtained by this method The present patent includes a method of manufacturing a tool element having a multiplicity of cutting edges , which is characterized in that a sheet is advanced step by step in a punching station and that each stop of the sheet, it is acted on at said station by means of at least one set of tools comprising a punch and a die having facing working faces forming an acute angle between them, so as to crush part of the sheet between said working faces and thus produce a cutting edge having an apex angle equal to said acute angle, the metal immediately in front of said ridge being removed.
The patent also includes the tool element obtained by this process.
The appended schematic drawing illustrates, by way of example, a particular implementation of the process according to the invention and a variant thereof.
Figs. 1 and 2 are sections showing the successive phases of this implementation.
Figs. 3 and 4 are a partial plan view and a partial section of the element obtained by means of this implementation.
Figs. 5 and 6 are sections corresponding to FIGS. 1 and 2 illustrating the variant, and FIG. 7 is a partial section of the element obtained by this variant.
The tool element shown in Figs. 3 and 4 is made from a strip 1 of sheet steel, the thickness of which may be of the order of 0.5 to 0.75 mm. In a first punching operation (fig. 1), which is in fact a stamping operation, a punch 2, driven by a vertical back-and-forth movement, and bevel-sharpened at an angle of 60 enters strip 1 perpendicular to its surface, the strip being supported by a horizontal flat surface 3. A cavity of gradually increasing depth is formed in the strip, the backflow of the metal causing the strip to rise from the surface. surface 3 on each side of the punch 2, as indicated in 4. Stops 5 are arranged to limit this lifting to an insignificant value.
Fig. 1 shows the end of the first punching operation when the part 7 of the strip 1, remaining under the punch, is very thin, on the order of a tenth or less of the thickness of the strip before punching. The crushing to which part 7 has been subjected and the resulting thinning causes the metal in this part to be considerably hardened. The preliminary punching stops during this time before part 7 is fractured.
Then, the strip 1 is advanced to bring the thinned part 7 into a punching station (fig. 2) having a punch 8 driven by a vertical reciprocating movement; this punch 8 has a face 9 parallel to the direction of its movement, a flat front face 10 meeting the face 9 at a right angle and an inclined face 11, placed behind the front face and forming an angle of 45 with it. .
This punch cooperates with a die 12 having a planar support face 13 and an opening 14 disposed opposite the front face 10 of the punch 8, at the bottom of a recess having, opposite the inclined face 11 of the punch, a surface of anvil 15 making an angle of 150 with the face of the support 13. The strip 1 being placed so that its part 7 is above the lower end of the anvil surface 15, the punch 8 is lowered to shear in the opening 14 of the matrix the part of the strip shown in dotted lines. The part 7 is detached and the part of the bandage reduced by crushing during the preliminary punching is crushed against the anvil surface 15.
As a result, a very sharp cutting edge 16 is formed which has sharpening and draft faces 17, 18 (see Fig. 4), respectively defined by the anvil surface 15 k the inclined face 11 of the punch. 8. The sharpening and flanking slope angles of the cutting edge 16 are therefore in this example 15 and 45. The punching operation brings the edge out of the plane of the face 20 of the strip 1 by a distance d of 0.127 to 0.25 mm for example.
By forming the cutting edge 16, the punch 8 and the die 12 act only on a very small quantity of metal, the cutting qualities of this edge depending on the angles of the faces 17, 18 immediately adjacent to the edge, and not more distant surfaces left intact by the second punching operation, such as for example surfaces 18a.
The band 1 advances step by step and at each stop the operation illustrated in FIG. 1 and, at the same time, on a part of the sheet thinned by a previous operation of the punches 2, the operation illustrated in FIG. 2.
It may be desirable to support the surface 15 so that it can move slightly under the action of a predetermined high overload. .
In the tool element (FIG. 3) obtained by means of the method described, the cutting edges 16 are arranged in parallel lines obliquely with respect to the longitudinal axis of the strip 1, the edges of the adjacent lines being offset. The punches 2 and 8 necessary for the simultaneous formation of two adjacent lines of cutting edges can be mounted together in a punch holder and set in motion together and simultaneously in an ordinary press; the strip is then advanced between each operation of the punches 2 and 8 by twice the distance separating the adjacent rows, so that each part of the strip is presented in turn in front of each of the two sets of punches.
The tool element is terminated by a quenching operation; for example if it is made of mild steel, it can be case hardened by a cyanide treatment.
In a variant of the method described, it is possible to present the strip of sheet metal obliquely to the punches 2 and 8.
In the variant of FIGS. 5 and 6, asymmetric forces are prevented from acting on the punch. For this purpose, a preliminary punch 2 '(fig. 5) is used having two symmetrical faces 30 and 31, both inclined at 60 to the vertical and converging towards a short front surface 32. The operation illustrated in fig. 5 is on the other hand similar to that of FIG. 1, and the result is a thinned part 7 ', the thickness of which is again less than one tenth of the original thickness of the sheet metal strip 1.
Fig. 6 illustrates the second punching operation in which a punch 8 'detaches the thinned part 7'; this punch 8 'has two symmetrical faces 33, 34 to 45 on the vertical, which form lateral shoulders of a flat front surface 37, arranged symmetrically and whose width is approximately the same as that of the front face 32 of the punch 2 '.
At the punching station, the strip 1 rests on the support surface 38 of a die 39 with the thinned part 7 'just above a mortise 40, located at the bottom of a recess of the die 39 facing the front face 37 of the punch 8 '. The depression of the die 39 comprises, on each side of the mortise 40, an anvil surface 41, 42 inclined at 15 ° relative to the surface 38.
The head part 37 of the punch cuts out the thinned part 7 ', and the metal, on each side thereof, is crushed symmetrically against the anvil surfaces 41, 42 by the inclined faces 33, 34 of the punch 8' ; a pair of tapered and opposed edges 43, 44 are produced in this way, each with sharpening and draft slope angles (Fig. 7) of 15 and 45 respectively; the sharpening and die faces 48, 49, respectively 50, 51, are formed respectively by the anvil surfaces 41, 42 and the faces 33, 34 of the punch, as in the implementation illustrated in FIGS. 1 and 2.
In a third operation, the edge 44 is moved towards the rear of the strip 1, to allow the edge 43 to cut when the strip is moved in the direction of the arrow in FIG. 7. If in the finished cutting strip the edges 43, 44 are raised by dl, d2 respectively with respect to the surface 20 of the strip, the cutting depth of the edge 43 will be limited to dl - d2, or 0.127 mm by example. Apart from the cutting edges 43, only the edges 44 will be in contact with the workpiece during the use of the belt and since the surfaces have ramps, these will slide more easily on the work surface.
To avoid the withdrawal of the edge 44, the punch 8 'and the die 39 can be asymmetrical. The arrangement of the cutting edges may be similar to that of FIG. 4.
The sharp edges of fig. 1 to 4 can also be fitted with surfaces limiting the depth of cut. The tool element described can be used with a support member to constitute a hand tool corresponding to a conventional file or rasp. Tool elements can also be made in cylindrical, partially cylindrical, conical or disc shape for use in rotary tools.
It will be found that the cutting edges of the tool elements obtained by means of the methods described are in general much more effective than those of an element whose teeth make angles at the top of 90; moreover the cutting edge is better formed in the methods described than it is possible to do in a single punching operation, as has been done heretofore. The arrangement of the chip evacuation slots of the elements described no longer makes it necessary to lift the cutting edges more than the thickness of the metal to ensure satisfactory chip clearance.
The resulting positive draft angle allows for more efficient cutting work; because the sharp edges of the elements described are only slightly protruding, (ie 0.25 mm or less) they are in fact sufficiently supported to withstand the stresses that the work may impose on them.