Brevet FR2290273A1 — publié le 19760604

La présente invention concerne un procédé de formage d'une pièce en matière malléable, préalablement à son usinage ultérieur par enlèvement de matière, et en particulier préalablement à un filetage ou un tournage de cette pièce. La technique de base de production de pièces mécaniques consistait initialement en un usinage de ces pièces au moyen d'outils de coupe bien connus, travaillant dans la barre des matériaux tels que des alliages ferreux ou cuivreux, ou de l'aluminium. On a toujours cherché, pour abaisser le prix de revient de la production de ces pièces, à augmenter la vitesse de coupe de ces outils. Pour cela, il est nécessaire que les copeaux résultant de la coupe se fragmentent aisément et ne constituent pas un ruban continu qui s'enchevêtre dans la machine et les outils d'usinage. Pour rendre les copeaux cassants, il était usuel dans la technique antérieure d'additionner, au métal ou à l'alliage de base de la pièce usinée, du soufre et/ou du plomb qui rendent les copeaux fragiles. Ce procédé était très valable pour la fabrication de pièces directement usinées dans la barre. Cependant, pour éviter les pertes de matières importantes résul hant de l'usinage direct, il est courant de former préalablement, par forgeage, une ébauche de pièce, Si le forgeage est effectué à chaud, on peut encore additionner de plomb ou de soufre le matériau de base de la pièce, pour rendre cassant le copeau lors de l'usinage ultérieur. Si au contraire le forgeage est effetuéà froid, pour éviter une dépense de calories importante. et multiplier considérablement la cadence de production (jusqu'à dix fois), il n'est plus possible d'ajouter au matériau de base une quantité suffisante des éléments d'addtion comme le plomb ou le soufre qui nuisent à la résistance des pièces ébauchées après qu'elles aient subi des déformations importantes au forgeage.Les matériaux employés pour la pièce doivent au contraire présenter d'excellentes qualités de malléabilité, que l'addition de plomb et de soufre réduit considérablement. Lors de l'usinage ultérieur, le copeau est continu et stenchevêtre aisément dans la machine d'usinage, ce qui impose une réduction considérable de la cadence de. production, éliminant ainsi l'avantage apporté par le forgeage à froid. On a déjà proposé de disposer près de l'outil de coupe, ou sur celui-ci, un brise-copeaux qui agit en forçant le copeau à se plier jusqu'à ce qu'il se casse. l'efficacité d'un tel dispositif est souvent très réduite, notamment pour des matériaux très malléables. La présente invention propose un procédé de formage préalable de la pièce destinée à être usinée, dans lequel on ménage à la surface de la pièce ébauchée une partie non saillante, de forme telle que la profondeur d'usinage sur la pièce au niveau de cette partie lors de l'usinage ultérieur, soit inférieureà la profondeur d'usinage au voisinage de cette partie non saillante. Cette partie non saillante s'étend essentiellement dans une direction différente de la direction de l'usinage. De cette manière, on crée des discontinuités ou des points d'affaiblissement du copeau en plusieurs endroits, de telle sorte que celui-ci puisse se casserfacilement et être évacué de la machine d'usinage. Deux réalisations préférentielles du procédé selon l'invention consistent, l'une,à ménager des rainures s'étendant dans une direction différente de la direction de l'usinage ultérieur, et l'autre, à ménager sur une surface convexe de la pièce ébauchée unou plu-sieurs méplats s'étendant dans une direction différente de la direction d'usinage. Préférentiellement, les méplats ou les rainures sont obtenues sur la pièce lors de son ébauchage par forgeage à froid. On va maintenant décrire de façon plus détaillée, en référence aux dessins annexés, le procédé de formage selon l'invention, appliqué à la réalisation d'une valve de gonflage de pneumatique. Sur les dessins annexés - La figure 1 représente, en élévation et en coupe à des niveaux différents, une valve de pneumatique obtenue par une première variante du procédé selon l'invention, et, - la figure 2, représente en élévation et en coupe à des niveaux différents une valve de pneumatique obtenue par une deu xibme variante du procédé selon l'invention. Sur la figure 1 est représentée une valve 10, comportant une tête il et un corps 12 comprenant au moins une partie cylindrique filetée (ici deux parties de diamètres différents), constituée en une matière malléable, teleque du laiton non additionné de plomb ou de soufre. Cette valve 10 est obtenue en deux étapes : dans un premier temps, une ébauche de la valve est formée par forgeage à froid selon un procédé connu, et dans une seconde étape, un filetage 1-3 est usiné par enlèvement-de matière sur le corps cylindrique 12 de la valve. Selon une première variante du procédé,selon l'invention, de formage préalable de la pièce avant usinage, deux méplats 14 et 15 sont réalisés sur la pièce. Ces méplats sont formés de préférence lors du forgeage à froid, pour éviter une perte de matière et une opération supplémentaire sur la pièce, mais on pourrait aussi sans sortir du cadre de l'invention former ces méplats par usinage ou meulage de l'ébauche forgée. Lors de l'usinage ultérieur du filetage, on voit sur les sections AA et BE de la figure 1, que le copeau résultant de l'enlèvement de matière sur le corps de la valve sera périodiquement interrompu tous les demi-tours, à chaque fois que l'outil de coupe rencontrera un des méplats 14 ou 15. Il n' aura donc pas de nécessité de briser artificiellement le copeau ou de le rendre cassant car il s'évacuera de lui-même. Bien entendu, on pourrait prévoir un seul méplat 14, ou des méplats en nombre supérieur à deux, selon les impératifs à respecter de résistance désirée pour le filetage et de facilité d'évacuation du copeau. Selon ces mêmes impératifs on peut prévoir des méplats sectionnant une partie plus ou moins importantedu corps cylindrique 12 : la profondeur du méplat peut être supérieure, égale, ou inférieure à celle du filetage ultérieur. Si elle est supérieure ou égale, le copeau sera périodiquement compètement coupé ; si elle est inférieure, le copeau sera simplement affaibli et pourra se briser plus facilement qu'il ne le ferait autrement, par exemple à l'aide d'un brise-copeaux prévu sur l'outil de coupe de la machine à fileter. Sur la figure 1, la profondeur des méplats est pratiquement égale à celle du filetage. On a donc ainsi décrit comment ou pouvait préformer la valve 10 avant une opération d'usinage ultérieur pour faciliter celui-ci. On peut prévoir des pièce mécaniques plus complexes qu'une telle valve, dans lesquelles plusieurs opérations d'usinage (et pas seulement une opération de filetage) sont nécessaires. Par exemple, il peut être nécessaire d'usiner certain parties de pièces par tournage et d'autres par filetage. Dans ces cas, des méplats appropriée sont prévus à des endroits convenables et s'étendent sur les parties de pièces à usiner, dans des directions respectives telles que l'outil de coupe passe régulièrement devant ces méplats lorsque la pièce et l'outil de coupe se déplacent relativement l'un par rapport à l'autre dans une direction d'usinage particulière. Sur la figure 2, une valve de pneumatique 10, analogue à celle de la figure 1, et comportant également une tête 11 et des parties cylindriques filetée; 12 ,~présentent trois rainures longitudinales 16, 17 et 18, ménagées sur ces parties cylindriques 12 et réparties régulièrement à la surface de la valve (à 1200 les une des autres). Ces troisrainures 16, 17, 18 jouent le même rôle que les méplats 14 et 15 de la figure 1, c'est-à-dire qu'elles permettent que le copeau soit coupé lors de l'usinage du filetage si leur profondeur est supérieure ou égale à la profondeur de ce filetage (13) ou qu'elles affaiblissent ce copeau si leur profondeur est inférieure à celle du filetage ultérieur. Les rainures 16, 17,18 sont de préférence formées lors du forgeage à froid, comme les méplats 14 et 15 et pour les mêmes raisons. Elles peuvent bien entendu aussi être creusées par usinage par enlèvement de matière sur une ébauche forgée sans rainure. Sur la figure 2, on a représenté des rainures à section sensiblement semi-circulaire. Avec trois rainures, le copeau se brisera régulièrement tous les tiers de tour lors du filetage. On pourrait prévoir un autre nombre de rainures, par exemple une seule. Pour que l'action de coupe périodique du copeau lors du filetage soit optimisée, il est intressant de réaliser le méplat ou les rainures dans une direction qui s'étend sensiblement perpendiculairement à la direction de l'usinage, c'est-à-dire à la direction du déplacement relatif de la surface de la valve et de l'outil de coupe dela machine à fileter. Ceci n'est cependant pas une condition nécessaire, mais il faut que les méplats ourles rainures s'étendent sur tout le long de la partie de la pièce à usiner et ne s'étendent pas dans une direction parallèle à la direction de coupe de la machine à fileter, sans quoi le copeau résultant de l'usinage ne pourrait présenter des discontinuités autorisant sc cassure. De façon générale le procédé selon l'invention, de formage préalable d'une pièce en matière malléable destinée à être ultérieurement usinée est caractérisé par le fait que l'on ménage à la surface de la pièce une partie non saillante s'étendant essentiellement dans une direction différente d'une direction d'usinage ultérieur, cette partie non saillante ayant une forme choisie en relation avec la forme de la pièce après usinage de telle sorte que, lors de l'usinage ultérieur, la profondeur de coupe au niveau de cette partie non saillante soit inférieure à la profondeur d'usinage au voisinage de cette partie non saillante. (Pour un filetage, la profondeur de coupe est constante sauf au niveau de cette partie non saillante, méplat ou rainure). L'expression "partie non saillante" est utilisée dans cette description ainsi que dans les revendications annexées, pour en~ober dans une meme ddsignåtiony aussi bien des rainures (partie renfoncée) que des méplats (partie plane), ou encore, ceci dans le cas de surfaces convexes de la pièce à usiner, pour des parties dont la courbure est inférieure à la courbure de la surface ultérieurement usinée, et qui, de ce fait, sont "non saillantes" par rapport à leur voisinage immédiat (dans le cas d'un méplat la courbure est nulle). Dans le cas de surfaces concaves à usiner, par exemple pour le fiM*age interne d'une pièce, seule une rainure est possible, le méplat est exclu. La section des rainures peut être quelconque, par exemple carrée, ou semi-circulaire, ou rectangulaire, ou en V, etc... comme d'ailleurs dans le cas des surfaces convexes à usiner. Le procédé de formage selon l'invention n'est pas applicable seulement aux pièces cylindriques à fileter, mais également à toutes autres pièces usinées par enlèvement de métal, notamment par tournage. Les alliages ferreux malléables, les alliages cuivreux malléables (notamment le laiton), sont des matériaux pour lesquels la présente invention s'applique particulièrement bien puisque ces matériaux donnent normalement lieu à un copeau continu qu'il faut casser. D'autres matériaux non malléables, mais usinables et donnant un copeau continu peuvent aussi être formés par le procédé selon l'invention : par exemple, certains plastiques. REVENDICADIONS 1 - Procédé de formage d'une pièce destinée à être ultérieurement usinée par enlèvement de matière, caractérisé par le fait que l'on ménage, sur une surface à usiner de la pièce, une partie non saillante, s'étendant essentiellement dans une direction différente d'une direction d'usinage ultérieur, et de forme telle que la profondeur d'usinage de la pièce au niveau de cette partie lors de l'usinage ultérieur, soit inférieure à la profondeur d'usinage au voisinage de cette partie non saillante. 2 - Procédé de formage selon la revendication 1, dans lequel l'usinage ultérieur est effectué sur une surface convexe de la pièce, caractérisé par le fait que l'opération qui consiste à ménager ladite partie non saillante comprend la formation sur cette surface d'au moins un méplat s'étendant essentiellement dans ladite direction différente de la direction d'usinage. 3 - Procédé de formage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le méplat est obtenu par forgeage à froid. 4 - Procédé de formage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le méplat est obtenu par usinage par enlèvement de matière. 5 - Procédé de formage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'opération qui consiste à ménager une partie non saillante comprend la formation à la surface de la pièce d'au moins une rainure s'étendant essentiellement dans ladite direction différente de la direction d'usinage. 6 - Procédé de formage selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la rainure est obtenue par forgeage à froid de la pièce. 7 - Procédé de formage selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la rainure est obtenue par usinage par enlèvement de matière. 8 - Procédé de formage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que ladite direction différente de la direction d'usinage est sensiblement perpendiculaire à la direction d'usinage. 9 - Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 8, à l'usinage d'un filetage sur une pièce cylindrique. 10 - Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 8, au tournage d'une pièce. 11 - Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 8 à des pièces en alliages ferreux, en alliages cuivreux, notamment en laiton, ou en plastique. 12 - Pièce en matériau dont l'usinage donne lieu à un copeau continu, caractérisé par le fait qu'elle est formée par le procédé selon l'une des revendications 1 à 11 et ultérieurement usinée.