Brevet FR2111756A1 — publié le 19720609

i 2111756 L'invention est relative à un poinçon agencé pour coopér. avec une matrice disposée en dessous pour former un trou dans une pièce à travailler disposée entre le poinçon et la matrice. Plus particulièrement, l'invention est relative à un poinçon à 5 "grignoter" (ou "gruger", ou "mortaiser") destiné à former un trou plus grand que le poinçon lui-même. Dans une opération de grignotage, le poinçon mord et détache successivement des copeau: de matériau par une action de poinçonnage afin de former une fen-suivant le pourtour du trou de grandes dimensions à former, cett« 10 fente s'étendant éventuellement sur tout le pourtour pour libérei un flan central de matériau et former le trou de grandes dimensions. Du fait que chaque copeau est poinçonné à partir de l'extrémité de la fente, une partie du poinçon à grignoter se trouve en'porte-à—faux au-dessus de la fente sans être en contact avec 15 la pièce à travailler. Il en résulte que le poinçon tend à gliss 20 Le but général de l'invention est de réaliser un poinçon à grignoter simplifié et relativement bon marché qui a pour actic de s'empêcher lui-même de glisser latéralement par rapport à la pièce à travailler et à la matrice sans être emboîté dans la matrice pour être maintenu à l'alignement de celle-ci. 25 . Un but secondaire de l'invention, conséquence du précé dent, est d'obtenir le but précédent par la mise en oeuvre d'un poinçon qui puisse être actionné pour mordre et s'enfoncer dans la partie supérieure de l;a pièce à travailler au départ de l'opération de poinçonnage,de -manière à se verrouiller relativement à 30 tout glissement latéral de-la pièce à .travailler l'amenant hors ~ d'alignement d'avec la matrice. L'invention est particulièrement caractérisée par la formation d'un évidement à l'intérieur de l'extrémité inférieure du poinçon pour former un talon faisant saillie vers le bas autour 35 du poinçon. Au cours de l'opération de poinçonnage, le talon commence par s'enfoncer dans la partie supérieure de la pièce à travailler et coopère ensuite avec la surface tournée vers le bas de 1'évidement pour cisailler la pièce à travailler, nettement, suivant l'arête périphérique du talon. 40 Une autre caractéristique de l'invention consiste à munir COPY 71 36615 2 2111756 le poinçon à grignoter d'un poinçon pilote amovible qui puisse être utilisé facultativement avec le poinçon à grignoter pour commander l'étendue de l'attaque prise par le poinçon à grignoter, ce poinçon pilote étant disposé en une position unique par rapport 5 au talon. L'invention est expliquée plus en détail ci-après, à l'aide d'un exemple illustratif mais nullement limitatif de réalisation en se référant aux dessins annexés dans lesquels : -la figure 1 est une vue fragmentaire en élévation latérale 10 d'un exemple de réalisation de presse à poinçonner équipée d'un poinçon à grignoter conforme à l'invention, -la figure 2 est une vue en perspective d'une pièce à travailler montrant une fente, formée par grignotage partiel suivant le tracé d'un trou de grande dimension; 15 —la figure 3 est une vue fragmentaire, à plus grande échelle, en coupe à peu près suivant la ligne 3-3 de la figure 1; -la figure 4 est une vue en bout, à grande échelle, du poinçon à grignoter représenté par la figure 3; -la figure 5 est une vue partielle à grande échelle, en cou-20 pe analogue à la figure 3 et montrant en outre une partie de pièce à travailler à l'aide du poinçon à grignoter, celui-ci étant partiellement enfoncé dans la partie supérieure de cette pièce; -la figure 6 est ..une vue partielle, à grande échelle, analogue à celle de la figure 5, mais montrant certaines pièces dans 25 d'autres positions; -la figure 7 est une vue fragmentaire, à grande échelle, en coupe, analogue à celle de la figure 3, mais montrant un poinçon pilote monté sur le poinçon à_grignoter; -la figure 8 est une vue en bout,à grande échelle, du poin-30 çon à grignoter et du poinçon pilote représentés sur la. figure 7; -la figure 9 est une vue partielle, a grande échelle, en plan de la pièce à travailler représentée sur la figure 2, le poinçon pilote étant en butée contre l'arête de la fente pour limiter l'engagement du poinçon à grignoter, et 35 -la figure 10 est une vue en bout, à grande échelle, mon trant un poinçon à grignoter de section carrée. Comme on le voit sur les dessins, l'invention porte sur un poinçon à grignoter 15 destiné à être utilisé dans une presse à poinçonner 16 et agencé pour coopérer avec une matrice 19, 40 disposée en dessous, pour former un trou 20 dans une pièce de C0PY 71 36615 3 2111756 tôle métallique à travailler 21 disposée entre le poinçon et la matrice. Ici la presse comporte un bâti 22 monté sur une embase 22 et supportant un- vérin hydraulique 24 dont la tige 25 imprime un déplacement alternatif composé de courses descendantes et de 5 courses ascendantes par rapport à la matrice, qui est également supportée par le bâti. Le poinçon 15 comporte un corps cylindrique 26 (figure 3) à extrémité inférieure de forme circulaire qui peut être manoeuvre pour poinçonner la'pièce à travailler 21. A l'extrémité supérieure 10 du corps est ménagé un épaulement annulaire 29, portant une queue dirigée verticalement 30 logée dans un porte-poinçon 31 à l'extrémité inférieure de la tige 25 et maintenue dans le porte-poinçon par une vis de fixation 32. Lorsque la tige est animée d'un mouvement de va-et-vient, le poinçon coopère avec la matrice 19 pour 15 exécuter une opération de grignotage sur la pièce à travailler. Le grignotage est une opération de poinçonnage qui consiste à enlever des morceaux de matériau de la pièce suivant le "pourtour du trou 20 (figure 2) à former de manière à découper une fente allongée 20a dont les extrémités viennent éventuellement se 20 rejoindre pour libérer de la pièce un flan central 33 de grandes dimensions et former ainsi le trou 20. Dans ces conditions, au cours d'un exemple d'opération de grignotage, un petit trou circulaire (non représenté sur les figures) est tout d'abord poinçonné sur le bord du trou de grandes dimensions 20 à former et ensuite 25 la pièce à travailler est déplacée ou avancée de manière à placer une partie du poinçon 15 sur le bord du petit trou pour le premiei grignotage partiel. Après cela, la pièce à travailler est avancée pas—à-pas afin de placer successivement le poinçon suivant le pourtour du trou de grandes dimensions 20 à former, de manière 30 qu'à chaque course descendante, le poinçon enlève des morceaux de matériau sur le bord du trou préalablement formé. Dans ces conditions la fente allongée 20ai représentée sur la figure 2 est formée progressivement et éventuellement se ferme sur elle-même pour libérer le flan central 33 et former le trou de grandes di-35 mensions 20. Au cours de chaque grignotage, une partie du poinçon est nécessairement en porte-à-faux au-dessus de la fente 20a sans être en contact avec la pièce à travailler comme on le voit sur la figure 5. Il en résulte donc que le poinçon a tendance à glisser latéralement par rapport à la pièce à travailler-40 et hors d'alignement d'avec la matrice 19 lorsque le poinçon C0PY 71 36615 4 2111756 commence à entrer en contact avec cette pièce. S'il peut glisser le poinçon viendra heurter contre la matrice 19 risquant d'ébré-cher soit la matrice, soit le poinçon, soit les deux. L'invention a pour but d'empêcher le mouvement latéral 5 du poinçon 15 sur la pièce à travailler 21 et par rapport à la matrice 19 en faisant pénétrer le poinçon dans la partie supérieure de la pièce, d'une nouvelle manière, lorsque la tige 25 du vérin commence à pousser le poinçon au contact de la pièce à travailler. Dans ce but, le poinçon est muni d'un talon 34 faisant 10 saillie vers le bas (figure 5) formé par découpage d'un évidement 35, de dimensions prédéterminées, ouvert vers le bas, dans l'extrémité inférieure du corps 26. Lorsque le poinçon est entraîné à l'intérieur de la pièce à travailler (figuré 5), le talon mord et pénètre dans la partie supérieure de cette pièce, ce qui ver-15 rouille le poinçon relativement à tout glissement latéral. Lorsque le talon a complètement pénétré (figure 6), la paroi supérieure ou surface supérieure 36 de 1'évidement vient en contact avec la surface supérieure de la pièce à travailler et coopère avec une arête de coupe périphérique 39 du talon pour cisailler la pièce à 20 travailler. Il résulte du verrouillage du poinçon, qui s'effectue directement sur la pièce à travailler, que le poinçon est empêché de glisser latéralement sur cette pièce et demeure ainsi à l'alignement de la matrice 19 pendant la course descendante de la tige sans avoir besoin d'être encastré matériellement dans la matrice 25 pour maintenir cet alignement. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 6, le talon 34 est de forme annulaire, est disposé concentri-quement par rapport à l'axe central du poinçon 15 et est formé suivant le pourtour de l'extrémité inférieure du corps 26 du poin-30 çon. Ainsi qu'on l'a souligné ci-dessus, le talon est. formé en creusant la partie centrale de l'extrémité inférieure du corps du poinçon, suivant la forme d'une assiette renversée, de manière à réaliser 1*évidement circulaire 35, ce dernier étant de préférence d'une profondeur inférieure à l'épaisseur de la pièce à 35 travailler et comportant une surface supérieure, dans l'ensemble horizontale, 36. En conséquence, le talon comporte une paroi intérieure dirigée vers le haut 41 qui définit, la paroi latérale de 1'évidement, une arête inférieure 43 et une paroi extérieure 44 qui est alignée verticalement avec la paroi extérieure 45 du 40 corps 26 du poinçon. 71 36615 5 2111756 Dans ces conditions lors de l'avance de la tige 25 du vérin, une partie du talon 34 pénètre dans la pièce à travailler 21 de sorte que la paroi intérieure 41 se verrouille contre une paroi complémentaire 46 de la pièce à travailler pour résister au 5 mouvement latéral du poinçon 15 par rapport à la matrice 19, la paroi 46 étant aiguisée pour la pénétration initiale du talon dans la pièce à travailler. Le verrouillage du talon étroit sur la pièce à travailler se produit avant que la surface supérieure relativement grande 36 de l'évidement 35 soit en contact avec la 10 pièce à travailler et crée une force tendant à provoquer un glissement. Une fois que le talon repose complètement dans la partie supérieure de la pièce à travailler, comme on le voit sur la figure 6, l'arête de coupe 39 qui est formée à la jonction de l'arête inférieure 43 et de la paroi extérieure 44, coopère avec la sur-15 face supérieure de 1*évidement et avec la matrice, lorsque la tige de vérin continue à avancer pour poinçonner une bande 47 (figure 9) de matériau, à partir de l'arête de la fente 20a. Après que le poinçon a été avancé à travers la pièce à travailler, la tige est retirée pour amener l'extrémité inférieure du poinçon au-20 dessus de la pièce à usiner, de manière que celle-ci puisse être avancée pour le grignotage suivant. Un procédé utilisé pour faire avancer la pièce à travailler 21 au cours de l'opération de grignotage consiste à utiliser un système de positionnement à commande numérique qui fait avancer 25 automatiquement la pièce à travailler à chaque pas de grignotage. Avec ce procédé, l'étendue de chaque grignotage que doit effectuer le poinçon 15 aussi bien que le trajet que doit suivre la pièce à travailler sont fixés automatiquement et l'avance est assurée par des moyens de positionnement (non représentés sur les figures) 30 actionnés par un moteur. Un autre procédé qui est utilisé consiste à faire avancer manuellement la pièce à travailler. Avec ce dernier procédé, le servant de la presse déplace habituellement la pièce à travailler pour l'amener en position correcte sous le poinçon et utilise un gabarit ou d'autres moyens appropriés pour dé-35 terminer le trajet que doit suivre la pièce. Afin de faciliter l'avance manuelle de la pièce à usiner 21, l'invention prévoit la mise en oeuvre d'un poinçon pilote 50 (figure 7) qui peut être utilisé facultativement avec le poinçon à grignoter 15 au cours de l'opération de grignotage pour déter-40 miner l'étendue de chaque grignotage du poinçon à grignoter. 71 36615 6 2111756 A cet effet, le poinçon pilote est relié au corps 26 du poinçon à grignoter, dans une position bien déterminée par rapport au talon 34, et s'étend en dessous de l'extrémité inférieure du corps pour servir de localisateur. A la première course de la -5 tige 25 du vérin, le poinçon pilote traverse la pièce à travailler en avant du poinçon à grignoter et forme m trou petit mais complet dans la pièce à travailler juste avant que le poinçon à grignoter forme un trou légèrement plus grand. Après cela, la pièce à travailler est avancée jusqu'à ce que l'arête de la fente 10 20a entre en contact avec le pourtour du poinçon pilote, afin de déterminer l'étendue du grignotage suivant. La tige du vérin est ensuite actionnée pour découper la bande 47 de matériau de la pièce à travailler (figure 9), terminant ainsi une phase de l'opération de grignotage. 15 Dans l'exemple préféré de réalisation, le poinçon pilote 50 comporte un élément cylindrique, en forme de pièce de tête 51 (figure 7),centré sur l'une des extrémités d'une partie de base cylindrique 53 dont l'autre extrémité est reliée à une queue filetée 54. Pour fixer le poinçon pilote sur le poinçon à grignoter, 20 sa queue est vissée à l'intérieur d'un trou foré verticalement dans la surface supérieure 36 de 1'évidement 35 et dans le corps 26 du poinçon à grignoter. Une vis de calage 55 traversant radia-lement le corps vient s'-'appliquer sur la queue pour aider à ancrer rigidement le poinçon pilote sur le corps. Lorsque la queue est 25 complètement vissée dans le trou, la surface supérieure 56 de la partie de base est en butée avec la surface supérieure de 1'évidement pour servir de support à la pièce de tête- La pièce de tête 51 S'étend en dessous de l'extrémité . inférieure du corps 26, comme le montre la figure 7, et comporte 30 une paroi servant de localisatèûr 59, à peu près verticale ayant la même forme générale que la paroi 45 du corps. Une arête de corps acérée 60 est formée tout autour de l'extrémité inférieure de de la paroi 59. Par conséquent, au cours de la partie initiale de la première course descendante de la tige 25 du vérin, l'arête 35 60 a pour action de poinçonner un premier trou ( non représenté sur les figures) dans la pièce à travailler. La tige du vérin continuant à avancer, le poinçon à grignoter 5 pénètre complètement autour du premier trou et découpe un anneau de rhatériau (non représenté sur les figures) dans le pourtour du premier trou. 40 Dans ces conditions le poinçon pilote et le poinçon à grignoter COPY 71 36615 7 2111756 ont pour action de produire un double effet de poinçonnage lors de la première course descendante de la tige de vérin.Ensuite la pièce à travailler est avancée jusqu'à ce que la paroi servant de localisateur 59 entre en contact avec l'arête du trou antérieu-5 rement formé, c'est-à-dire l'arête de la fente 20a., ce qui place en position correcte une partie de l'extrémité inférieure du poinçon à grignoter sur la bande 47 (figure 9) de matériau à découper dans la pièce à travailler au cours de la course suivante de la tige de vérin. 10 Pour obtenir l'effet complet de pénétration du talon 34 dans la pièce à travailler 21, le diamètre de la pièce de tête 51 devrait être légèrement inférieur à celui de 1'évidement 35. Ceci laisse un interstice radial entre la paroi servant de localisateur 59 et la paroi intérieure 41 du talon, de sorte que 15 celui-ci peut se verrouiller contre.la paroi complémentaire 46 formée dans la partie supérieure de la pièce à travailler. Des poinçons pilotes de différents diamètres peuvent être utilisés pour faire varier la largeur de la bande 47 découpée par le poinçon à grignoter 15, mais, dans tous les cas, le poinçon pilote 20 devrait de préférence être suffisamment petit, de telle manière que sa paroi' extérieure 59 soit située radialement à l'intérieur de la paroi intérieure 41 du talon 34. Bien que dans la description précédente on ait considéré un poinçon à grignoter 15 de section circulaire, il va de soi 25 que les caractéristiques de l'invention peuvent tout aussi bien s'appliquer à des poinçons de sections de formes différentes. A titre d'exemple un tel poinçon 15', réalisé conformément à l'invention, est représenté sur la figure 10; il présente une section carrée et un talon de forme carrée 34'. Afin de simplifier l'usi— 30 nage, le poinçon à grignoter de section carrée 15' est formé avec un évidement 35' de forme générale circulaire plutôt que de forme carrée, cette dernière forme correspondant à celle du talon. De ce qui précède il ressort clairement que le poinçon à grignoter 15 conforme à l'invention peut être mis en oeuvre pour 35 empêcher le glissement latéral du poinçon lorsqu'il est entraîné vers le bas contre la pièce à travailler 21. Ceci est assuré par le talon 34 qui pénètre dans la partie supérieure de la pièce à travailler afin de se verrouiller contre la paroi complémentaire 46 et de maintenir le poinçon en l'empêchant de glisser latéra-40 lement. L'invention est également particulièrement avantageuse COPY 71 36615 8 2111756 du fait que le poinçon à grignoter peut être associé au poinçon pilote 50 pour faciliter l'avance manuelle de la pièce à travailler ou être utilisé sans poinçon pilote lorsque l'avance de la pièce à travailler est effectuée automatiquement. 5 Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 71 36615 9 2111756 -REVENDXCATIONS- 1.- Poinçon à grignoter destiné à être utilisé avec une presse pour perforer, d'un mouvement descendant, une pièce à travailler et s'engager dans une matrice, en vue de découper par grignotage 5 un trou de grandes dimensions dans cette pièce à travailler,lequel poinçon à grignoter comporte un corps vertical dont une partie d'extrémité inférieure présente une arête de coupe formée suivant tout le pourtour extérieur de cette partie d'extrémité inférieure et peut être actionné pour perforer la pièce à travailler, et 10 est caractérisé en ce qu'il comporte un talon s'étendant vers le bas à partir, et suivant tout le pourtour, de la partie d'extrémité inférieure du poinçon, pour lui permettre de mordre et de pénétrer dans la pièce à travailler et pour verrouiller le poinçon relativement à tout glissement latéral par rapport à la pièce 15 à travailler, afin de maintenir l'arête de coupe alignée avec la matrice, pendant chaque course descendante du poinçon à travers la pièce à travailler et à l'intérieur de la matrice. 2.- Poinçon à grignoter selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arête de coupe est formée sur l'extrémité inférieure 20 d'une paroi extérieure, dirigée verticalement, formée sur le corps de poinçon et en ce qu'un évidement central, ouvert vers le bas, en forme d'assiette renversée est formé dans l'extrémité inférieure du corps, cet évidement étant délimité par une paroi supérieure généralement horizontale et par une paroi latérale dirigée 25 vers le haut et étant de profondeur inférieure à l'épaisseur du matériau de la pièce à travailler, le talon étant délimité par la paroi extérieure du corps du poinçon et par la paroi latérale de 1'évidement, le talon faisant saillie vers le bas à partir de la paroi supérieure de 1'évidement et faisant tout le tour du 30 corps du poinçon. 3.- Poinçon à grignoter selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un poinçon pilote lié au corps du poinçon à grignoter destiné à fixer la position de la pièce à travailler, par rapport à l'arête de coupe lorsque cette pièce 35 est avancée par rapport au poinçon à grignoter, ce poinçon pilote comportant un élément vertical faisant saillie vers le bas à partir de l'extrémité inférieure du corps de poinçon à grignoter et formé avec une paroi extérieure de forme analogue à celle de la paroi extérieure du corps de poinçon à grignoter et disposée 40 à l'intérieur de la paroi latérale de 1'évidement. 71 36615 10 2111756 4.- Poinçon à grignoter selon la revendication 3, caractéris en ce qu'une arête de corps acérée est formée sur l'extrémité inférieure de la paroi extérieure de l'élément vertical et s'étend suivant tout son pourtour.