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PERFECTIONNEMENTS'APPORTES AUX PROCEDES ET MACHINES POUR POINCONNER OU CREUSER.
@ DES PIECES METALLIQUES.
La présente invention est relative à des procédés et machi- nes pour poinçonnera ou creuser des pièces métalliques tels que des vis ou boulons à tête creuse à partir de fils ou tiges tronçonnés et par un tra- vail à froid du métal.
Le type général des machines, qui conviennent à cet effet, comprend un bâti et un bloc de nam matriçage avec plusieurs matrices, un coulisseau entêteur à mouvement alternatif et portant des outils façonneurs du métal ainsi qu'un mécanisme d'alimentation intermittent pour fournir l'ouvrage à l'une desdites matrices à un moment approprié. La machine peut comporter un mécanisme de cisaillement pour découper une ébauche de la tige ou barre initiale ou analogue ainsi qu'un mécanisme de transfert pour dé- placer les ébauches d'une matrice à une autre jusqu'à ce que l'opération finale soit achevée.
La présente invention a pour objet un nouveau procédé pour le travail obtenu à l'aide des outils et matrices et pour la succession des opérations ainsi qu'une nouvelle méthode pour façonner un objet entêté et creux. Quand on veut établir des outils pour des machines entêteuses à froid, on tâche avant tout d'obtenir les objets voulus avec un travail à froid et un déplacement ou fluage aussi réduit que possible pour le métal de l'ébauche car il est bien connu que le travail à froid rend le métal friable et l'expose à se fendiller tout en rendant son usinage plus diffi- cile et en réduisant la durée d'usage des outils.
La présente invention a pour but, surtout, de réduire le travail à froid et le durcissement du métal à l'endroit où l'ébauche doit être percée ou creusée. A cet effet, on part d'une ébauche qui est à en- têter et dont le diamètre est plus grand que celui de la queue de la vis ou
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du boulon à obtenir et on déforme par extrusion la partie, correspondant à la queue, dans une matrice ayant un diamètre plus petit, ce qui laisse la partie, destinée à former la tête, à son état initial. La partie non travaillée de la tête est alors façonnée dans une matrice cylindrique jus- qu'à avoir une forme cylindrique mais cette déformation n'est pas poussée assez loin pour que les arêtes de l'ébauche soient formées.
Comme l'opé- ration finale pour le remplissage des arêtes nécessite une pression consi- dérable,la tête cylindrique n'a pas encore subi un travail à froid im- portant. La tête façonnée peut donc être poinçonnée ou creusée aisément et on profite du poinçonnage pour obtenir le remplissage des arêtes de la matrice.
Une cause de l'usure rapide de l'outil, au cours des opé- rations d'entêtage à froid appliquées jusqu'ici, est le fluage ou l'extru- sion du métal, en sens inverse à celui du mouvement actif de l'outil, le long de l'organe ou de la matrice qui enserre le métal pendant le poin- çonnage. Non seulement cette extrusion soumet le métal à un travail ex- cessif à froid et le rend friable mais elle use et détériore rapidement l'organe -enserreur de sorte que la précision du façonnage n'est pas con- servée. Un autre but de l'invention est de réduire fortement l'usure de l'outil et la matrice par suite de l'extrusion du métal.
Ceci est obtenu en enserrant la tête, pendant le poinçonnage, par un organe (tel qu'un manchon mobile) agencé de manière que le métal qui est expulsé par ex- trusion et qui vient en contact avec le manchon puisse entraîner celui-ci par le fluage du métal.
L'invention a pour objet un procédé pour façonner un ob- jet poinçonné et qui consiste à enserrer la partie à poinçonner de cet objet dans une chambre délimitée par une partie fixe et une paroi mobile- par rapport à cette partie et à poinçonner cet objet à.froid pour obtenir l'extrusion du métal par cette paroi, le métal refoulé entraînant avec lui ladite paroi mobile pendant le poinçonnage.
L'invention a également pour objet un procédé pour fa- çonner un objet poinçonné et qui consiste à façonner d'abord une ébauche de manière à lui faire comporter une partie sensiblement cylindrique avec arêtes arrondies, à placer l'ébauche ainsi obtenue dans une matrice, à entourer ladite ébauche d'un organe relativement mobile, plus spécialement d'un manchon ayant un diamètre interne égal à celui de la partie cylindri- que de l'ébauche et à poinçonner l'ébauche à froid de manière que l'on obtienne, en substance, la formation des arêtes de l'ébauche et l'extru- sion du métal contre la paroi dudit manchon, le métal expulsé entraînant ledit manchon pendant le poinçonnage.
L'invention a également pour objet une machine pour fa- çonner un objet poinçonné par un entêtage à froid, cette machine comprenant un poinçon et des organes formant une chambre dans laquelle est confinée la partie de l'objet à poinçonner et selon l'invention on délimite la chambre susdite par une partie fixe et une paroi mobile par rapport à ladite partie, des moyens étant prévus pour refouler le poinçon dans l'objet pour creuser celui-ci à froid, en vue de refouler le métal contre ladite paroi mobile, celle-ci étant constituée et agencée de manière que le métal reflué puisse entraîner ladite paroi avec lui pendant le poinçonnage.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
Les figures 1 et 2 montrent l'opération effectuée dans la première matrice, suivant un mode de réalisation préféré, après que l'ébau- che a été séparée par cisaillement, la figure 1 montrant l'ébauche cisail- lée placée en regard de la matrice et la figure 2 montrant l'ébauche dé-
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formée par extrusion à l'aide du premier outil.
Les figures 3 et 4 montrent l'opération effectuée à l'aide de la deuxième motricela figure 3 montrant l'ébauche, obtenue à la sortie de la première matrice, en regard de la deuxième matrice et la figure 4 montrant l'entêtage achevé dans la deuxième matrice.
La figure 5 montre, en coupe axiale, l'ensemble, comprenant le manchon, le poinçon et l'outil extracteur, établi conformément à l'inven- tion et qui coopère avec la troisième matrice.
Les figures 6 et 7 montrent, semblablement et à plus grande échelle, les organes à l'aide desquels on obtient le poinçonnage, la figure 6 montrant le poinçonnage quand il est effectué en partie et la figure 7 quand le poinçonnage est achevé.
Sur la figure 1 l'ébauche cisaillée 01 est montrée en regard de la première matrice D1. La machine complète comprend un mécanisme ci- sailleur et un mécanisme de transfert pour découper et positionner l'ébau- che, mais ces mécanismes sont bien connus et ne sont donc pas décrits en détail. Suivant un mode de réalisation préféré, la matrice Dl comporte un passage 1 de section plus petite que celle de l'ébauche 01 et un rac- cord à paroi conique 2 peut relier ce passage à un passage plus grand 3 de la matrice,ce passage ayant un diamètre sensiblement égalà celui de l'ébauche O1. L'outil Tl comporte une encoche 4 ayant le même diamètre que le passage 3 et cet outil peut être chanfreiné en 5 pour réduire l'encom- brement.
Après que l'ébauche 01 se trouve en regard de la matrice par le mécanisme de transfert l'outil Tl avance, comme montré sur la figure 2, pour refouler l'ébauche dans le passage 1, de section réduite, de la ma- trice ce qui forme la queue 7 par extrusion. La partie 6 de l'ébauche forme une tête dont le diamètre est plus grand que celui de la queue 7 et qui n'a subi qu'un travail à froid réduit ou nule A la fin de cette opéra- tion et quand le coulisseau entêteur et l'outil ont reculé, un doigt ex- pulseur Kl intervient à un moment approprié à l'aide d'une commande bien connue pour expulser l'ébauche 02 hors de la matrice Dl et pour l'introdui- re dans le mécanisme de transfert,
qui est venu en regard de la matrice pour recevoir l'ébaucheo
Sur la figure 3 l'ébauche 02 se trouve en regard de la matrice D2 et celle-ci comprend un passage cylindrique 10 dans lequel est logé le doigt expulseur K2 en ayant le même diamètre que la queue 7 de l'ébauche.
Dans la matrice est également ménagée une encoche 11 pour façonner la tête de l'ébauche.
On voit sur la figure'4 et lorsque l'outil T2 a refoulé l'ébau- che dans la matrice D2 que la queue 7 n'a pour ainsi dire pas été sollicitée alors que le métal, qui auparavant formait la tête 6 de l'ébauche 02, est déformé de manière à remplir en substance l'encoche 11 de la matrice, de sorte que l'ébauche 03 comporte une tête sensiblement cylindrique. On pré- fère donner à la matrice et à l'ébauche des dimensions relatives telles que les arêtes de la matrice ne soient pas remplies pendant cette opéra- tion, ce qui diminue la pression nécessaire pour façonner la tête.
Comme cette opération correspond au premier travail à froid de la partie entêtée de l'ébauche et comme les arêtes de la matrice ne sont pas remplies, l'opé- ration de la figure 4 ne soumet pas le métal à un travail à froid impor- tant et ce métal. conserve un étant relativement ductile avant de subir le poinçonnage.
Avant de terminer la description du cycle des opérations, ef- fectuées selon la présente invention, on se réfère à la figure 5 qui mon-
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tre le mécanisme de la troisième matrice. Le coulisseau entêteur H peut se déplacer suivant un mouvement alternatif et de la manière usuelle pour se rapprocher et s'écarter du bloc de matriçage et ce coulisseau comprend à cet endroit un bossage 20 dans lequel est logé un outil. Le bossage 20 comprend un alésage pour un manchon coulissant S entouré d'une douille de guidage 22 calée dans le bossage en 23. Un rebord arrière 24 du manchon S empêche le dégagement de celui-ci vers l'avant quand les pièces sont as- semblées. Un point P et un manchon extracteur 32 sont logés dans le man- chon S et sont maintenus dans celui-ci à l'aide d'un manchon 25 engagé dans l'alésage du bossage 20.
Les détails du mécanisme extracteur ne font pas partie de l'invention et des moyens appropriés pour commander ce méca- nisme sont indiqués dans une demande de brevet déposée le 3 mai 1950 au même nom sous le n 386,089 et sous le titre : "Perfectionnements apportés aux machines pour fabriquer, à froid, des pièces métalliques creuses".
On décrit ci-dessous brièvement un mode de réalisation du cou- lisseau et du mécanisme extracteur qui convient à la mise en oeuvre de l'invention. Le bouchon 25 est prolongé, à l'intérieur, par un guide cy- lindrique 26 sur lequel peut coulisser le manchon S à cause de l'alésage 27 de celui-ci. Deux plongeurs 28 et 29 sont engagés sur la tête 30 du plongeur P et la partie active et hexagonale 31 de celui-ci est en retrait pour faciliter l'engagement de celui-ci dans l'ouvrage et son dégagement hors de celui-ci. L'ensemble décrit ci-dessus ainsi que le manchon ex- tracteur 32 sont logés dans les alésages du manchon S. Dans l'extrémité active de celui-ci est ménagé un passage 33 dont le diamètre est égal à celui de la tête de l'objet que l'on veut obtenir. Comme le manchon ex- tracteur 32 coulisse également dans le passage 33 il a aussi le même dia- mètre.
L'extrémité 32a du manchon 32 peut venir en contact avec la tête de l'ébauche et est maintenue .en contact par un mécanisme à came, décrit en détail dans la demande de brevet susindiquée.
La partie arrière du manchon extracteur 32 comporte un rebord 34 sur lequel plusieurs tiges 35 prennent appui, ces tiges traversant des trous des plongeurs 28 et 29 en étant solidaires d'un plongeur 37 ou re- liés de toute manière appropriée à celui-ci. Un prolongement 38 du plon- geur 37 a une extrémité arrondie 39 pour coopérer avec une surface profilée 40 d'une came C montée sur un arbre 41 et commandée comme décrit dans la demande de brevet antérieure. Dans le coulisseau entêteur est ménagée une fente 42 pour recevoir la came C et un coin W est prévu pour maintenir le bouchon 25 à une position convenable. Généralement une vis agit sur la face avant du bouchon 25 afin que la position de celui-ci puisse être con- venablement réglée de pair avec l'effet du coin W.
La face inclinée 43 du coin W est appliquée sur une face oblique 44 de la fente du coulisseau.
Dans ce cas la matrice D3 a une forme particulière en ce sens qu'elle comporte un téton annulaire 15 pour la raison expliquée ci-après.
Le diamètre interne de ce téton est égal à celui du passage de la matrice qui reçoit la queue de l'ébauche 03. Son diamètre extérieur est sensible- ment égal à celui du passage 33 du manchon coulissant S de sorte que celui- ci peut s'engager sur le téton annulaire 15 de la matrice.
Ayant terminé la description de l'outil et de la matrice, au troisième poste, on 'va décrire les opérations qui restent à faire pour obtenir le creusage de la tête de l'objet. La figure 6 montre le dispo- sitif quand le poinçon P est engagé en partie dans la tête de l'ébauche alors que le manchon S est venu entourer la tête et s'est engagé sur le téton 15 de la matrice. Quand le poinçonnage continue, le métal tend à se déformer pour former les arêtes 51 de l'ébauche. En même temps le métal déformé tend à refluer dans une direction opposée à celle de l'avan- cement du poinçon. Comme le manchon S n'est pas maintenu positivement contre la matrice, le métal reflué qui agit sur la paroi du passage 33 du manchon, comme en 52, tend à entraîner le manchon avec lui pour l'écar- ter de la matrice.
Sur la figure 6, par exemple, on montre un interval- le 53 qui est obtenu par le recul du manchon S à cause de l'extrusion du métal. Cette figure montre également la fonction du téton annulaire 15
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qui, de pair avec le manchon S, délimite complètement et à tout moment le logement de la tête de l'ébauche pendant le poinçonnage, même si le machon a reculé partiellement à cause du fluage du métal, dont question ci-dessus.
La figure 7 montre la fin du poinçonnage et le manchon S a re- culé davantage en rendant l'intervalle 53 plus grand. Deux petites flè- ches indiquent le fluage ou l'extrusion du métal qui agit sur la partie 52 de la face interne du manchon pour provoquer le recul de celui-ci.
Pendant le poinçonnage le manchon extracteur 32 est maintenu écarté de l'objet entêté pendant que le coulisseau entêteur avance sous la commande du mécanisme décrit en détail dans la demande de brevet antérieure, dont question plus haut. Quand le poinçonnage est terminé, le poinçon est dégagé hors de l'ébauche comme décrit en détail en cette demande, les parties en retrait du poinçon facilitent cette opération.
On se rend compte que l'objet entêté et poinçonné peut être obtenu avec un minimum de travail du métal et de manière que la matrice ne subisse qu'une usure ,très réduite en n'étant soumisaà aucun effet d'extrusion ou d'abrasion de la part du métal de l'ébauche.' Le manchon et les organes de matriçage permettent de creuser ou de poinçonner avec succès l'ébauche même si la tête est sensiblement cylindrique avant le poinçonnage.
Diverses modifications peuvent être effectuées sans sortir des limites de protection de l'invention. Les différents organes, montrés sur la figure 5, peuvent être usinés de la manière usuelle. Bien que l'on préfère, comme montré sur les figures 1 et 2, commencer par une ex- trusion plutôt que par un entêtage, les compétences se rendent aisément compte que l'on pourrait partir d'une ébauche ayant une section transver- sale égale à celle de la pièce à obtenir après quoi cette pièce est fa- çonnée de manière à recevoir une tête. Le choix du début par une extru- sion ou par un entêtage dépend fortement de la forme de l'objet final et de la matière qui la constitue.
De même,la tête de l'ébauche de la figure 4 ne doit pas né- cessairement être cylindrique car elle peut être légèrement tronconique.
L'expression "travail à froid" doit être comprise dans son sens usuel, c'est-à-dire comme étant un travail en dessous de la température à laquelle se fait une croissance rapide des grains du métal ou une recris- tallisation. L'application de l'invention est, toutefois, tout particuliè- rement utile aux températures inférieures de la zone du travail à froid car à ces températures, qui peuvent atteindre environ 200 à 260 , les difficul- tés résultant de bavures, d'un coincement dans les matrices et d'un retrait sont évitées et le problème du dégagement net des particules est plus pro- nonce.
Au lieu de fabriquer des vis ou boulons à tête creuse, on pour- rait se servir du procédé et de la machine selon l'invention pour obtenir d'autres objets à poinçonner ou à percer, telsque des écrous ou analo- gues.
REVENDICATIONS.
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