Brevet FR2239303A1 — publié le 19750228

L'invention est relative d un outil de découpage fin, utilisable sur des presses d usages multiples, qui peut tre monté sur de telles presses actionnées hydrauliquement ou sur des machines analogues et rend ainsi des machines usuelles aptes à des travaux de découpage fin. Le découpage fin diffère fondamentalement des procédés de découpage largement répandus actuellement. En soi, le découpage classique consiste en partie en cisaillement, en partie en rupture, tandis que le découpage fin est effectué dans des conditions telles que la pièce serrée sur la machine est laissée libre de s'écouler plastiquement avant la mise en oeuvre d'une action de pressage importante. Il se produit ainsi essentiellement une déformation plastique sous pression, à froid, au cours de laquelle le poinçon de coupe qui pénètre dans le matériau, libre de s'é- couler plastiquement, découpe des pièces dont la surface est de belle apparence et dépourvue de traces de ruptures et n'exige aucun usinage ultérieur. Dans le découpage usuel, l'outil se compose uniquement de deux pièces, déplacées l'une par rapport à l'autre d'un mouvement de translation, le poinçon de coupe d'une part et la matrice d'autre part. Dans le cas du découpage fin au contraire, l'outil se compose de quatre parties constitutives, chacune d'une grande importance fonctionnelle, qui sont déplacées par translation les unes par rapport aux autres, sous l'action de trois forces indépendantes. Une caractéristique essentielle du découpage fin consiste en ce que le matériau à découper est fermement encastré entre, d'une part une bague de section droite cunéiforme que l'on peut appeler bague de coincement, et d'autre part un poinçon d'appui, et en ce que, sur la partie centrale de la pièce ainsi tenue, on exerce une pression qui engendre dans le matériau le champ spatial de contraintes statiques qui est nécessaire pour l'écoulement plastique du matériau. Ensuite le poinçon de coupe pénètre dans le matériau et exécute son travail de découpage. Pour la mise en oeuvre du procédé ainsi défini, il faut né cessairement exercer trois sortes de forces : a) une force sur la bague de coincement, b) une force sur le poinçon d'appui, c) la force nécessaire à la pénétration du poinçon de coupe, c'esb- à-dire la force nécessaire pour séparer le matériau. Actuellement ces forces sont exercées, dans les machines automatiques de découpage fin, par divers dispositifs hydrauliques ou mécaniques. Dans une machine de découpage fin, ces trois forces indépendantes l'une de l'autre sont fonction des propriétés du matériau à usiner, sont préalablement programmées dans la machine selon les intensités de force nécessaires et mises en oeuvre par voie hydraulique ou mécanique. L'avantage décisif du procédé et des machines de découpage fin utilisés actuellement sur les procédés et les machines de découpage fin usuels réside dans le fait qu'une fois l'opération de découpage effectuée, aucune autre opération (d'ébarbage par exemple) n'est nécessaire et qu'au contraire l'usinage de la pièce s'effectue en une seule opération. Cette propriété constitue un avantage essentiel au point de vue technique, économi- que et relativement à la qualité du produit obtenu. Un inconvénient non négligeable toutefois de ce procédé, et cet inconvénient s'oppose à l'extension dudit procédé, consiste dans le prix extrmement élevé de la machine et des outils par ticuliers de découpage fin et que cette machine n'est disponible sur le marché mondial qu'en devises fortes. En dehors des difficultés qu'il y a à se procurer une telle machine, lesprix de la machine et de l'outillage ne sont amortis que dans le cas de productions en série~extrmement grandes et de longues pé- riodes de temps. Le coût de l'outillage n'est lui-mme amorti que pour une fabrication d'au moins 100. 000 pièces. Un autre inconvénient provient de ce que les machines actuellement utilisées exigent des tolérances d'épaisseur excessivement serrées du ma tériau à usiner, lesquelles ne peuvent toujours tre obtenues. L'invention a donc pour but d'éliminer les inconvénients exposés ci-dessus des machines et des outils de découpage fin et de permettre d'effectuer du découpage fin sur les installations de presses classiques, avec une qualité assurée par les dispositifs particuliers utilises, et ceci de telle manière que la machine puisse à tout moment tre utilisée à d'autres tâches habituelles. Ce problème est résolu, conformément à l'invention, par un dispositif de découpage fin dans lequel aussi bien la plaque de pression de la bague de coincement que le poinçon d'appui sont reliés respectivement å la plaque supérieure et à la plaque in férieure du dispositif à l'aide d'un élément élastique accumula teur d'énergie et dans lequel l'outil est muni d'un appareil de commande qui se compose, dans une première partie de 1'outil, d'au moins un élément de commande relié au poinçon d'appui par 1'in- termédiaire de l'élément qui se raccorde à l'élément accumulateur d'énergie et, dans l'autre partie de l'outil, d'au moins un autre élément de commande se raccordant à la plaque de pression de la bague de coincement par l'intermédiaire d'une chaine de transmission dynamique ou cinématique et s'appliquant contre l'élément de commande de la première partie de l'outil. L'un de ces éléments de commande est avantageusement constitué par une tige disposée à l'intérieur d'un alésage, ménagé suivant la direction de déplacement de l'outil, de la plaque de l'ou- til, tandis que 1'autre élément de commande est constitué par un ressort venant s'appliquer contre la plaque de pression de la bague de coincement, lequel ressort est en liaison avec un ressort à lame sur lequel s'appuie le levier de commande raccordé à un élément mobile muni d'une surface oblique s'engageant en dessous de la plaque de pression de la bague de coincement. L'élément élastique accumulateur d'énergie est avantageusement constitué par au moins un ressort ou par au moins un bloc de caoutchouc disposé dans un espace fermé. Dans le dispositif de découpage fin conforme à l'invention, deux des trois forces nécessaires à la mise en oeuvre du procédé sont fournies par l'élément élastique accumulateur d'énergie incorporé au dispositif lui-mme. Ceci est possible du fait que l'outil est équipé de 1'appareil de commande décrit ci-dessus. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide d'un de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels : -la figure 1 représente la partie produisant la force qui agit sur la bague de coincement du dispositif conforme à l'inven- tion ; -la figure 2 représente la partie du dispositif qui produit la force d'appui ; -les figures 3a, 3 représentent schématiquement, en coupe partielle et en plan, une partie de 1'appareil de commande avant le commencement du découpage ; -les figures 4a, 4 sont analogues aux figures 3a, 3 mais après achèvement du découpage ; -la figure 5 est un mode de réalisation de mise en butée. Sur la figure 1 on distingue la table 1 de la presse, de construction classique, le carter 2 où est logé le ressort qui fournit la force s'exerçant sur la bague de coincement, la barre filetée 3, la rondelle de pression inférieure 4, les tiges de pression inférieures 5, la rondelle inférieure 6, le ressort 7 qui fournit la force s'exerçant sur la bague de coincement, la rondelle intermédiaire 8, la rondelle inférieure 9, la plaque de butée 10 et l'écrou 11 de réglage de la force s'exerçant sur la bague de coincement. Sur la figure 2 on distingue le piston-poussoir 12 de la machine hydraulique classique, la plaque de serrage supérieure13, la rondelle régulatrice de force 14, le carter 15 du dispositif qui fournit la force d'appui, le ressort 16 qui fournit la force d'appui, la plaque de pression 17 du ressort d'appui, la plaque de pression 18, les tiges séparatrices de force 19 et le filetage 20 destiné à recevoir l'outil. Sur la figure 3 on distingue la plaque de pression 21 de la bague de coincement, la tige séparatrice de force 22 à l'in- térieur du carter de l'outil, le ressort à lame 23, le levier de commande 24, l'élément mobile de commande 25, la plaque infé- rieure 27 du carter de l'outil, la tige de pression 26 et le verrou séparateur de force 28. La figure 4 montre un dispositif séparateur en cours de fonctionnement à l'achèvement du découpage. La figure 5 représente les tiges de pression 29 du poinçon d'appui, le poinçon d'appui 30, le poinçon de découpage 31, la plaque de pression de la bague de coincement 21, la bande de ma tériau 32 à usiner, la plaque supérieure 33 de l'outil et la matrice de coupe 34. Le dispositif fonctionne de la manière suivante. Le piston-poussoir 12 de la machine, en descendant verti calmement, entraine la partie supérieure de l'outil qui est fixé au carter de ressort 15. Le poinçon d'appui 30 atteint le matériau 32 et le presse contre la plaque de pression de la bague de coincement. De ce fait, les ressorts disposés dans les carters 15 et 2 sont mis en action. La machine continue son mouvement descendant et le découpage est effectué. Au cours de la phase de découpage, la force du ressort 7 qui fournit la force s'exerçant sur la bague de coincement exerce, sur la plaque 21 de cette bague une action de plus en plus forte, de sorte que le matériau 32 est maintenu dans un état d'écoulement plastique de plus en plus important pendant toute l'opération de découpage. Dans la mme phase, le poinçon d'appui 30 comprime, à l'aide de la tige de pression d'appui 29, le ressort 16, disposé dans le carter de ressort et déployant la force d'appui d l'aide des plaques de pression 17 et 18. Dans ces conditions, il est possible, grâce à un ressort de compression, que les tiges séparatrices de force 19 et 29 se décalent vers le haut, de sorte qu'il se produit, entre la tige de pression 22 et la plaque de pression 21 de la bague de coincement, un intervalle correspondant d l'épaisseur du matériau, augmenté de 0,5 mm. Le verrou séparateur de force 28 est introduit par le ressort à lame de commande 23 dans l'intervalle ainsi produit. Cette introduction du ressort 23 s'effectue à l'aide du dispositif séparateur de force. La plaque 21 de la bague de coincement repousse, en descendant, l'élément mobile de commande 25 ; le levier de commande 24, logé dans un boitier, vient s'appuyer en pivotant autour d'un axe sur le ressort d lame de commande 33 et le pousse en direction du verrou 28 qui, lorsque l'intervalle est maximal, s'engage dans une position de repos inférieure de découpage entre la tige de pres- sion 22 et la plaque de pression 21 de la bague de coincement. Entre-temps le poinçon d'appui 30 s'est appliqué contre la plaque supérieure du carter 33 de l'outil. Avec un appui à ce niveau, on peut obtenir que le poinçon 31 pénètre dans la matrice de coupe 34 jusqu'à une profondeur de 0,5 mm. La pénétration en profondeur de 0,5 mm élimine l'inconvénient provenant des variations dans l'épaisseur du matériau. La pièce est ainsi séparée de la bande de matériau. L'opération de libération s'effectue de la manière suivante. Le piston-poussoir 12 de la machine se déplace verticalement vers le haut et entraîne avec lui le carter de ressort 15 et la partie supérieure de l'outil. La plaque de pression 21 de la bague de coincement suit ce mouvement jusqu'à ce que cesse, sur les tiges de pression 26, l'action du ressort fournissant la force s'exerçant sur la bague de coincement. Ensuite, la partie supérieure de l'outil continue son mouvement, mais le poinçon d'appui 30 ne repousse pas la pièce hors de la matrice de coupe tant que ne s'est pas formé, entre la plaque de pression 21 de la bague de coincement et la tige de pression 22, un intervalle correspondant à l'épaisseur donnée du matériau, augmenté de 0, 5mm. A ce moment, la force de pression s'exerçant sur le verrou 28 disparaît et, pendant la poursuite du mouvement vers le haut, l'ap- pui cesse et le poinçon d'appui 30 repousse la pièce hors de la matrice de coupe à l'aide de la tige de pression 29. La précision de guidage nécessaire au découpage fin doit, conformément à l'invention, tre fournie par l'outil, de sorte que la précision de guidage de l'outil est de la plus haute importance en comparaison de la précision de guidage de la machine. Le plus grand avantage du dispositif conforme à l'invention consiste en ce que le dispositif peut tre rapidement monté sur les presses usuelles dont les fonctions initiales sont conservées et que son coût de fabrication est faible. Le découpage fin à l'aide de l'outil conforme à l'inven- tion permet aussi d'utiliser le procédé qui assure les avantages importants exposés, car ce dispositif de découpage fin élimine l'inconvénient principal qui empche l'extension de l'utilisation du procédé, à savoir le prix élevé du matériel nécessaire. Le dispositif -peut tre monté sur n'importe quelle presse à usages multiples et permet, à l'aide d'une telle presse, d'effectuer un découpage fin parfait, -effectue, ceci avec la simple course d'actionnement des machines à usages multiples, un découpage fin de mme qualité que les dispositifs de découpage fin connus, -assure qu'aussi bien la plaque de pression de la bague de coincement que le poinçon d'appui peuvent tre déplacés à l'aide d'un élément élastique accumulateur d'énergie, -et, du fait de son mode de construction, convient à des fabrications en petites séries. La qualité des pièces produites correspond à celle des produits réalisés à l'aide des presses de précision classiques. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement d ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de découpage fin, utilisable sur des presses à usages multiples comprenant une plaque supérieure et une plaque inférieure, une plaque de pression de bague de coincement, un poinçon d'appui, une matrice de coupe et un outil contenant un poinçon de découpage, lequel dispositif est caractérisé en ce qu'aussi bien la plaque de pression (21) de la bague de coincement que le poinçon d'appui (30) sont raccordés respectivement à la plaque inférieure (27) et à la plaque supérieure (33) du dispositif, à l'aide d'un élément élastique accumulateur d'énergie, et en ce que l'outil est muni d'un appareil de commande qui se compose, dans une première partie de l'outil, d'au moins un élément de commande en liaison avec le poinçon d'appui (30), par l'intermédiaire d'un élément (17) qui se à l'élément accumulateur d'énergie et, dans l'autre partie de l'outil, d'au moins un autre élément de commande se raccordant à la plaque de pression (21) de la bague de coincement par l'inter médiaire d'une chaNne de transmission dynamique ou cinématique et s'appuyant contre l'élément de commande de la première partie de l'outil. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la première partie de l'outil l'élément de commande, en liaison avec le poinçon d'appui (30), est constitué par une tige (22) disposée à l'intérieur d'un alésage, ménagé suivant la direction de déplacement de l'outil, de la plaque (33) de l'outil, tandis que l'autre élément de commande est constitué par un ressort (28) venant s'appliquer contre la plaque de pression (21) de la bague de coincement, lequel ressort est en liaison avec un ressort à lame (23) sur lequel s'appuie un levier de commande (24) raccordé à un élément mobile (25) muni d'une surface oblique s'engageant en dessous de la plaque de pression (21) de la bague de coincement. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément élastique accumulateur d'énergie est constitué par au moins un ressort (7,16). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément élastique accumulateur d'énergie est constitué par au moins un bloc de caoutchouc disposé dans un espace fermé.