Brevet FR2001400A1 — publié le 19690926

L'objet de la présente invention est un procédé d'obtention d'objets métalliques à surfaces de révolution, polies ou dentées, donc présentant, par exemple, la forme d'arbres polis ou épaulés, la forme d'une douille ou d'un manchon, la forme de roues dentées cylindriques, ainsi que l'obtention d'arbres à encoches 5 multiples ou à saillies multiples, à profil obtenu au moyen d'une pression radiale exercée sur l'objet traité, par deux ou plusieurs mâchoires, dont les surfaces se déroulent sur la surface du matériau déformé. Sous l'effet de la pression des mâchoires, l'objet traité peut être étiré axiale-ment, son diamètre sera donc réduif,ou bien sa surface cylindrique ou conique 10 présentera des défoncements se répétant cycliquement, convexes ou concaves, sous forme, par exemple, de dents, d'encoches, etc. Le procédé selon l'invention est une modification du procédé connu de laminage transversal d'objets ronds, au moyen de deux ou trois rouleaux mis en rotation, dont les surfaces extérieures, convenablement formées, se déroulent sur 15 la surface de l'objet traité, y provoquant, soit un filetage par roulement, soit des dents,etc.. Mais ce procédé de laminage présente quelques inconvénients, par exemple : - lors du contact de deux surfaces cylindriques extérieures polies de l'outil et de l'objet façonné, par exemple, leur surface d'adhérence présente une très fai- 20 ble largeur le long du périmètre, ce qui provoque une zone de déformation permanente à la surface du matériau de l'objet. Ainsi, durant la rotation de l'arbre, une couche supérieure relativement mince, mais à forte déformation permanente est créée, tandis que son noyau reste à l'état élastique. De ce fait, en général, cette méthode ne permet pas de réduire le diamètre d'un arbre, puis-25 qu'une telle déformation exige un allongement permanent du noyau. - en cas de laminage de dents, au moyen d'outils à dents extérieures, de grandes différences de la vitesse périphérique apparaissent, entre l'outil et le matériau traité, notamment sur les sommets et les parties situées entre les dents. Ceci provoque un frottement important du matériau contre la surface de l'outil, 30 donc une usure plus rapide de ce dernier. - le profil des dents de l'outil se différencie nettement du profil des espaces formés entre les dents d'autant plus qu'il est dû à la faible surface d'adhérence du matériau à l'outil, ainsi qu'à l'étendue insignifiante de la zone plastifiée. Les dents de l'outil sont nettement plus étroites à leur base que les espaces façonnés 1 SAD ORIGINAL VÛ2545 2001400 entre les dents, ce qui diminue la résistance de l'outil. Le procédé de façonnage selon l'invention consiste en un tournage cyclique de l'objet traité, sur les surfaces intérieures concaves de travail, de deux ou plusieurs outils en forme de mâchoires. Si le but de l'opération consiste en la 5 réduction du diamètre d'un objet rond tel qu'un arbre, par exemple, la surface de roulement de chaque mâchoire constitue alors un secteur de surface de révolution polie intérieure, par exemple conique. Dans le cas de mâchoires destinées au défonçage de dents de roues (par estampage repoussé), la surface de travail de chacune d'elles porte des dents dont la surface de roulement théorique intérieure, 10 prolongée hors de la mâchoire, constitue la surface d'un cylindre de diamètre D, plus grand que le diamètre d de l'objet. Cette différence de grandeur est un multiple du pas diamétral m . Dans les deux cas, la surface de roulement de chaque mâchoire est tangente intérieurement, à la surface de roulement de l'objet traité, lesdites surfaces roulant sur elles-mêmes durant le processus de 15 façonnage, à une vitesse constante. Durant la période où le point de contact des deux surfaces de roulement se trouve réellement sur la surface effective de la mâchoire (figures lc,d,e), on obtient le façonnage du matériau. Par contre, durant les aptres périodes de chaque cycle, quand le point de contact desdites, surfaces se trouve sur le prolongement de la surface de roulement de l'outil (figu-20 res la,b,e,f), il en résulte un manque de contact entre le matériau et l'outil. Dans les périodes où toutes les mâchoires perdent simultannément le contact avec l'objet façonné, alors l'objet est déplacé axialement, conformément à l'avance. Ainsi, la longueur de la section d'arbre façonnée, ou la largeur de la couronne façonnée, ne dépend pas de la longueur de la surface façonnante des mâchoires. 25 En outre, par l'application d'outils à dents intérieures, pour l'estampage repoussé de dents de roues, on obtient la presque égalité de vitesse périphérique du matériau et de l'outil, dans tous les points du profil de la dent et, en outre, on obtient une importante simulitude du profil de la dent de l'outil, avec celui de l'espace entre les dents obtenu. Ceci influe de façon avantageuse sur la résistan-30 ce de l'outil. En cas de laminage au moyen de mâchoires lisses, dont la courbure, perpendiculaire au plan de l'axe de l'arbre, par exemple ,se différencie d'une manière insignifiante, de la courbure de l'arbre, la largeur de la zone d'adhérence du matériau avec l'outil, s'accroît le long du périmètre, couvrant ainsi une partie importante de la surface des mâchoires, ce qui facilite l'allongement axial du BAD ORIGINAL O902545 3 2001400 matériau. Ainsi, le procédé selon l'invention permet d'effectuer une déformation permanente d'objets plus satisfaisante que celle obtenue lors des essais de laminage selon des procédés connus, étant données les difficultés précitées. 5 Le dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est représenté, à titre d'exemple non limitatif, sur le dessin annexé. Il est représenté pour deux variantes d'exécution, se différenciant entre elles par le système cinétique, ainsi que par leur domaine d'application. La figure 1 illustre le mode de fonctionnement du dispositif à deux mâchoires, 10 tournant autour d'axes parallèles ; les figures 2 et 3 représentent une vue en coupe axiale, ainsi que les sections transversales du dispositif de la figure 1, tandis que les figures 4 et 5 représentent une vue et la section transversale d'un second mode de réalisation du dispositif, dont les mâchoires exécutent des 15 déplacements parallèles, selon des trajectoires cycliques. Les deux modes de réalisation du dispositif conviennent, aussi bien au laminage de dents qu'à la réduction du diamètre des arbres. Dans ce dernier cas, au lieu de mâchoires dentées, on applique des mâchoires, â surface de travail lisse. 20 Dans le dispositif représenté sur les figures 2 et 3, sur la surface de l'arbre 1 traité, les dents sont défoncées sous l'effet de la pression de deux mâchoires 2 et 3, dont les surfaces intérieures de façonnage constituent des segments de roues à denture intérieure cylindrique. La mâchoire 3 glissé ou roule sur la surface intérieure cylindrique d'un manchon excentrique 6, par contre, la mâchoire 25 2 glisse ou roule sur la surface des manchons excentriques 4 et 5. Les surfaces de roulement du manchon 6, ainsi que celles des manchons 4 et 5, sont décalées d'une distance 2e (figure 1), égale à la différence des diamètres des surfaces de roulement de la denture de façonnage D et de la denture de façonnage d . La commande des deux mâchoires s'effectue par l'in-30 termédiaire d'un manchon 8, monté sur palier, d'une manière rotative. Ce manchon 8 comporte deux boulons 7 dont les têtes pénètrent dans des rainures aménagées sur les surfaces frontales des mâchoires 2 et 3. La rotation du manchon 8 par rapport au bâti, provoque la rotation de chaque mâchoire autour de son axe O j ou O 2 (figure 1) dont la position, par rapport au bâti, ne varie pas. >902545 4 .^•01400 La figure 1 représente les mâchoires dans 6 positions successives d'un cycle complet de travail . Le dispositif selon la variante d'exécution représentée sur les figures 4 et 5, permet d'obtenir les mêmes mouvements relatifs du matériau et de l'outil, 5 au moyen d'un système cinétique différent. Les mâchoires 2 et 3 présentent une denture inférieure, en forme de segments de cercles de diamètre D. Chaque mâchoire est mise en mouvement au moyen de deux arbres excentriques 9, entraînés par une roue dentée 10, à denture tangentielle. Entre les mâchoires 2 ou 3, et les tourillons excentriques des arbres 9, sont insérés des manchons excentrî-10 ques 11, entraînés par l'intermédiaire de manchons 12, accouplés avec ces derniers au moyen de roues dentées 13, à denture tangentielle et à dents inclinées dans le sens inverse de celui des dents des roues 10. Les quatre roues dentées 10 ainsi que les quatre roues dentées 13, sont entraînées par une roue dentée à chevrons 14, située centralement, qui, indépendamment de la rotation, 15 peut avancer le long de l'axe. La moitié de la couronne,de la roue 14, s'engrène avec la roue 10, tandis que l'autre moitié, à sens d'inclinaison contraire, s'engrène avec la roue 13. Donc, de cette manière, un déplacement axial de la roue 14 entraîne simultannément la rotation sous un certain angle des quatre roues dentées 10, par rapport aux roues 13, ce qui provoque un changement de position 20 des manchons excentriques 11, par rapport aux tourillons excentriques des arbres 9. Ainsi, il est possible de régler en continu la résultante de l'excentricité e (figure 1) de la surface extérieure cylindrique du manchon 11, par rapporta l'axe de rotation de l'arbre 9. La rotation de la roue centrale 14 provoque la rotation synchrone des 25 quatre arbres 9, donc la rotation des manchons excentriques 11 montés sur lesdits arbres, à la suite de quoi, les mâchoires 2 et 3 se déplacent parallèlement, selon des trajectoires circulaires distantes de la valeur du rayon e. Durant ces mouvements, les mâchoires 2 et 3 maintiennent leur symétrie par rapport au centre de l'objet traité 1. Si le diamètre,de roulement de la denture façonnée sur le cercle 30 1 est égal à cl, alors le diamètre 2e: de la trajectoire circulaire des mâchoires 2 et 3, devra être égal à 2 e = D-d h 2s . m où Aa- exprime la différence du nombre de dents de la roue de façonnage théorique, et de la roue façonnée, >902545 5 2001400 et m est le pas diamétral. La roue traitée 1 tourne selon un mouvement uniforme, à une vitesse telle que, pour un tour des arbres 9, elle se déplace d'un nombre de dents égal à Az . 5 Le procédé selon l'invention trouve son application dans toutes les branches de l'industrie des métaux, pour la déformation permanente à froid ou à chaud, d'arbres polis ou à saillies, d'arbres épaulés, de dentures de roues cylindriques à dents droites ou à chevrons, ainsi que d'arbres à surface entaillée à profil développé, etc. 10 De tels objets peuvent être établis à partir de métaux de tous genres tels que acier, aluminium, cuivre et leur alliage, ainsi que de matériaux non métalliques susceptibles de déformations permanentes. •J902545 6 ^îj 01400 REVENDICATIONS 1°/ Procédé d'obtention d'objets métalliques à surfaces de révolution polies ou dentées, ayant, donc, par exemple, la forme d'arbres polis ou d'arbres épaulés, de manchons, de roues dentées cylindriques ou d'arbres entaillés ou à saillies, à profil obtenu au moyen d'une pression radiale exercée sur l'objet 5 traité, par au moins deux outils dont les surfaces de façonnage roulent le long du périmètre sur les surfaces de l'objet traité, caractérisé en ce que les objets ronds subissent une déformation permanente d'une manière cyclique, notamment en ce que dans chaque cycle successif, on provoque le roulement de l'objet sur la surface intérieure de façonnage de chaque outil, constituant un segment soit d'une 10 surface de révolution polie, soit un segmenta denture intérieure, dont la surface de roulement théorique et son prolongement hors de l'outil forment une surface cylindrique, tangente intérieurement à la surface de roulement cylindrique de la denture traitée, et en ce que, par contre, dans chaque phase suivante du cycle, on déplace en avant, axiaiement, l'objet traité, d'un pas, au moment où 15 l'objet perd le contact avec l'outil. 2°/ Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux, par exemple trois, manchons excentriques dont les surfaces cylindriques intérieures de guidage ont un axe décalé par rapport à l'axe de l'objet traité, ce décalage étant égal à e, c'est-à-dire 20 la différence entre les deux rayons des surfaces de roulement de l'outil et de l'objet traité, et en ce qu'à l'intérieur des manchons excentriques, sont logées des mâchoires de travail 2 et 3, d'une manière leur permettant soit le glissement soit le roulement sur les surfaces de guidage des manchons convenables 4, 5 ou 6, ce qui assure une rotation synchrone de chaque mâchoire, autour de son pro-25 pre axe. 3°/ Variante du dispositif selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au lieu de trois manchons excentriques par exemple, de guidage des mâchoires, elle comporte au moins deux paires d'arbres à rotation excentrique, et en ce que chaque paire est destinée à l'entraînement des différentes mâchoires de fa-30 çonnage, déplacées parallèlement, selon des trajectoires circulaires dont le diamètre est égal à la différence des diamètres des deux surfaces cylindriques de roulement, de l'outil et de l'objet traité. 4°/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que sur les tourillons excentriques de chaque arbre, sont placés d'une manière rotative, des 02545 7 2001400 manchons excentriques ajustés en continu, en les tournant en position convenable par changement de position réciproque, dans le sens axial d'une roue à chevrons disposée centralement, ainsi que par des roues dentées entraînées par ladite roue à chevrons, et en ce que les roues dentées entramant les arbres excentriques, s'engrènent avec l'une des moitiés de la couronne de la roue à chevrons, tandis qu'avec l'autre moitié de la couronne à dents inclinées dans le sens contraire, s'engrène avec les roues transmettant le mouvement rotatif aux manchons excentriques.