Brevet FR2314053A1 — publié le 19770107

L'invention concerne l'usinage des matériaux par déformation et a notamment pour objet une machine pour l'usinage ultra-rapide des matériaux par déformation avec mise en oeuvre de énergie produite par l'explosion d'un porteur d'énergie dans un volume clos. L'invention peut être appliquée avec un maximum d'efficacité au tronçonnage ultra-rapide de profilés laminés en particulier à froid. On connait déjà des machines pour l'usinage des matériaux par déformation (voir, par exemple, le brevet des U.S.A. NO 3466960), comprenant un corps dans lequel il y a unè chambre d'explosion et un cylindre de puissance dont l'enceinte est mise en communication avec la chambre d'explosion et dont le piston-plongeur porte un poinçon, et une chabotte disposée vis-à-vis du poinçon et portant une matrice alignée avec le poinçon. La machine comporte aussi un dispositif pour le rappel du corps avec la chabotte et le piston-plongeur à leur position initiale. Le corps et la chabotte sont rigidement liés entre eux et installés sur le bâti de la machine, sur des supports à rouleaux grâce auxquels ils peuvent exécuter en commun leur recul le long de l'axe du cylindre de puissance, à la rencontre de son piston-plongeur, se produisant par suite de la réaction lors de l'explosion du porteur d'énergie dans la chambre d'explosion. Le matériau à usiner est placé entre le poinçon et la matrice et son façonnage est assuré par le choc bilatéral de ces deux éléments. Lors de l'opération, vu que le piston-plongeur avec le poinçon et le corps avec la chabotte et la matrice ont des masses différentes, le poinçon et la matrice s'approchent du matériau à usiner à des vitesses différentes, aussi le matériau doit-il être placé en dehors de la matrice. Ce qui vient d'être dit fait ressortir que le principal inconvénient de la machine connue est l'impossibilité de fixer le demi-produit à usiner dans la matrice et, par conséquent, l'impossibilité d'obtenir une haute précision d'usinage sur les demi-produits de forme compliquée. En outre, comme le corps de la machine subit pendant le fonctionnement des charges percussives dues à la réaction, tous les organes qu'il porte (chambre d'explosion avec le dispositif de transfert, les soupapes de remplissage et de décompression, les conduites) sont aussi soumis à ces charge s, ce qui abaisse leur longévité et implique des complications injustifiées de leur construction. Enfin, les machines connues ont, pour un rendement donné, un encombrement relativement gAand at une rigidité insuffisante, ce qui est dû à leur agencement. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients indiqués. On s'est donc proposé de créer une machine pour l'usinage ultra-rapide des matériaux par déformation avec mise en oeuvre de l'énergie d'une explosion, qui sergt agencée de façon à permettre la mise en place précise des demi-produits à usiner et qui, par conséquent, rendrait possible l'usinage de demiproduits de forme compliquée. On s'est également proposé de supprimer les charges percussives appliquées au corps de la machine et aux organes et tuyauteries montés sur lui, afin d'accroître leur longévité. La solution consiste en une machine pour l'usinage ultra-rapide de matériaux par déformation, avec mise en oeuvre de l'énergie d'une explosion, sur le bâti de laquelle sont montés un corps doté d'une chambre d'explosion et d'un cylindre de puissance dont l'enceinte est mise en communication avec ladite chambre d'explosion t dont le piston-plongeur porte un poinçon, une chabotte disposée vis-à-vis du poinçon et portant une matrice alignée avec le poinçon, et un dispositif pour le rappel du piston-plongeur à sa position initiale, ladite machine étant caractérisée, d'après l'invention, en ce que le corps et la chabotte sont rigidement fixés sur le bâti, l'enceinte du cylindre de puissance est réalisée débouchante et l'orifice la mettant en communication avec la chambre d'explosion est situé sensiblement au milieu de sa longueur, le piston-plongeur avec le poinçon et un second piston-plongeur identique avec un second poinçon étant placés dans ladite enceinte en opposition, de part et d'autre de l'axe de l'orifice indiqué, tandis que vis-à-vis du second poinçon, symétriquement à la chabotte par rapport à l'axe dudit orifice, sur le bats, est rigidement fixée une seconde chabotte qui est rigidement liée à la première chabotte et porte une seconde matrice fixée rigidement et alignée avec le second poinçon. Gr ce à une telle solution, le corps avec la chambre d'explosion et les chabottes avec les matrices restent fixes pendant l'usinage, ce qui permet de placer le matériau à usiner directement dans la matrice et, par cela-mEmet d'accroitre la précision de l'usinage, ce qui à son tour, rend possible l'usinage de demi-produits de formes plus compliquées. En outre, une telle solution augmente en fait de deux fois le rendement de la machine, pour une augmentation insignifiante de sa longueur et, en particulier, dans le cas de tronçonnage à froid de profilés laminés, elle permet le tronçonnage à deux coupes dans lequel le poinçon découpe dans le demi-produit à usiner une bande étroite limitée par deux plans de cisaillage parallèle. Gracie à un tel tronçonnage, les tronçons obtenus restent fixes, ce qui exclut leur déformation par les charges d'inertie et permet d'obtenir des tronçons précis en longueur et à coupes de haute qualité. I1 est avantageux que les chabottes soient liées entre elles par des barres sensiblement horizontalf passant librement à travers des trous débouchants usinés dans le corps. Une telle solution permet de supprimer des charges percussives sur le corps et sur la chambre d'explosion avec ses organes et ses conduites, ce qui améliore les conditions de leur fonctionnement, accroît la longévité et rend possible l'emploi d'unités de conception plus simple que celles connues de même type, ainsi que la diminution des dimensions de la machine dans sa section droite. Dans ce qui suit, -l'invention est expliquée par la description détaillée d'un mode de réalisation non limitatif, relatif à titre d'exemple à une machine horizontale pour le tronçonnage à froid de profilés laminés avec mise en oeuvre de l'énergie d'explosion d'un mélange gaz-air, avec références au dessin unique annexé dans lequel :: - la figure 1 représente schématiqueraent une vue d'ensemble d'une machine horizontaldpour le tronçonnage de demi-produits, conforme à l'invention, en position initiale (coupe longitudinale) - la figure 2 représente une vue en coupe suivant II-II de la figure l La machine pour le tronçonnage de profilés laminés avec mise en oeuvre de l'énergie d'une explosion comprend un bâti horizontal 1 (figure 1) sur lequel, d'après l'invention sont rigidement fixés un corps 2 et, à égale distance de lui, de part et d'autre, deux chabottes 3 etZ4 sous la forme de plaques disposées verticalement. Ces deux chabottes sont rigidement liées l'une à l'autre par quatre barres 5 sensiblement horizontales, lesquelles, d'après l'invention, passent librement à travers des trous débouchants usinés dans le corps 2. A la partie supérieure du corps 2 se trouve la chambre d'explosion 6, dans les parois de laquelle sont montées des soupapes de décompression 7 et d'admission 8, ainsi qu'une bougie ri'allumsge.9. Sous la chambre d'explosion 6, dans le corps 2, se trouve l'enceinte 10 d'un cylindre de puissance 11 disposé horizontalement. D'après l'invention, cette enceinte est débou hante ouverte du côté le enabotte 7 et 4. Elle -St mise en communication avec la chambre d'explosion 6 par un orifice 12 doté d'un dispositif de transfert 13. L'axe 12' de cet orifice 12, d'apres l'invention, est situé sensiblement à mi-longueur de l'enceinte 10 du cylindre 11, dans laquelle, de part et d'autre de l'axe 12', sont placés en opposition deux pistonsplongeurs 14 et 15 identiques. Chaque piston-plongeur porte, sur son bout faisant face à la chabotte 3 ou 4, un poinçon 16 ou 17 respectivement. Les dimensions des deux poinçons sont les mêmes. Sur chacune des chabottes 3 et 4 sont rigidement fixées des matrices 1 & et 19, alignées avec les poinçons 16 et 17 et dans lesquelles se placent les demi-produits à tronçonner 20 et 21. Sur le bâti 1 sont montés deux vérins hydrauliques -22 et 33 pour le rappel des pistons-plongeurs 14 et 15, avec leurs poinçons 16 et 17 à leur position initiale. La chambre d'ëxplosion 6 est raccordée par une conduite à une source (non représentée) de porteur d'énergie, dont le choix est déterminé par les conditions de fonctionnement concrètes de la machine. Le porteur d'énergie peut entre un mélange de gaz naturels ou artificiels avec l'air, un mélange essence-air, de la poudre, etc. Le cycle opératoire de la machine commence par l'amenée des demi-produits à usiner 20 et 21 aux deux matrices 18 et 19, dans la direction perpendiculaire au plan de la figure 1. Ensuia chambre d'explosion 6 est isolée de l'enceinte 10 du cylindre de puissance 11 par fermeture de l'orifice 12 du dispositif de transfert 13, la chambre 6 est isolée de l'espace ambiant par la soupape de décompression 7 et mise en communication avec la source de mélange gaz-air par la soupape d'admission 8. Après admission de la portion prescrite de mélange gaz-air dans la chambre d'explosion 6, le mélange est enflammé par la bougie d'allumage 9 et explo se . Les gaz à haute pression qui sont alors produits passent (à travers orifice 12 qui s'est ouvert à cet instant) dans l'enceinte 10 du cylindre de puissance 1@, dans l'espace @@@@@@ les pistons-plongeurs 14 et15. Sous l'effeta ces gaz, @es SU deux pistons-plongeurs e es t21nçcns 6 et @@ se déplacent en synchronise oe avec accélération en sens contraires, vers les chabottes respectives 5 et 4. A la fin de la course des pistons-plongeurs 14 et 15, les poinçons 16 et 17 coupent en synchronisme les demi-produits 20 et 21 placés dans les matrices 18 et 19. La réaction des efforts de coupe est encaissée par les barres horizontales 5 qui lient les chabottes 3 et 4 entre elles. Le corps 2 ne subit aucune charge percussive, car ce Jarres 5 passent librement à travers les trous qui y sont usinés. Ensuite la soupape de décompression 7 met la chambre d'explosion 6 en communication avec l'espace ambiant et les gaz détendus s'échappent de la chambre 6. Puis les vérins hydrauliques 22 et 23 sont mis en action. Leurs tiges butent contre les surfaces extérieures des pistons-plongeurs 14 et 15 qu'elles ramènent à leur position initiale. Les gaz détendus sont alors chassés de l'enceinte 10 du cylindre de puissance 11 par les piston-plongeurs 14 et 15 ; à travers l'orifice 12 ils vont à la chambre d'explosion 6 d'où ils s'échappent à l'espace ambiant à travers la soupape de décompression 7. Ceci achevé, les demi-produits 20 et 21 coupés sont enlevés des matrices 18 et 19 et la machine est prête pour le cycle suivant. La machine pour le troncJonnage à froid de profilés laminés, conforme à l'invention, a un rendement plus grand que les machines connues de même type ; elle est plus compacte, sastructure est plus rigide ; son corps 2 avec lachambre d'explosion 6, les organes et les conduites ne subit aucune charge percussive, aussi a-t-on pu simplifier la conception de la machine et lui conférer une longévité plus. grande et une fiabilité plus élevée. La possibilité de mise en place précise des demiproduits 20 et 21 dans les matrices fixes 14 et 15 permet un usinage plus précis, ce qui rend possible l'usinage de demiproduits de forme compliquée. Tou-t cela prédétermine les hautes perfornvnces technîco-économiques de la machine en utilisation Bien entendu , l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté quyn'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Machine pour l'usinage ultra-rapide de matériaux par déformation avec mise en oeuvre de l'énergie d'une explosion, du type comportant un bâti sur lequel sont montés un corps dans lequel se trouvent une chambre d'explosion et un cylindre de puissance dont l'enceinte est mise en communication avec ladite chambre d'explosion et dont le piston-plongeur porte un poinçon une chabotte disposée vis-à-vis du poinçon et portant une matrice alignée avec le poinçon, et un dispositif pour le rappel du piston-plongeur à sa position initiale, caractérisée en ce que ledit corps et ladite chabotte sont rigidement fixés sur ledit bati, l'enceinte du cylindre de puissance est réalisée -débouchante et l'orifice la mettant en communication avec la chambre d'explosion est situé sensiblement au milieu de sa longueur, le piston-plongeur avec le poinçon et un second piston-plongeur identique avec un second poinçon étant placés dans ladite enceinte en opposition, ae part et d'autre de l'axe de 11 orifice indiqué, tandis que vis-à-vis du second poinçon, symétriquement à la chabotte par rapport à l'axe dudit orifice, sur ledit bati, est rigidement fixée une seconde chabotte qui est rigidement liée à la première chabotte et porte une seconde matrice fixée rigidement et alignée avec le second poinçon. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chabottes sont liées entre elles par des barri sensiblement horizontale passant librement à travers des trous débouchants usinés dans ledit corps.