Brevet FR2313149A1 — publié le 19761231

La présente invention concerne le travail des matériaux par déformation et a plus précisément, pour objet un procédé et un dispositif de production d'ébauches. L'invention peut être utilisée le plus efficacement pour la fabrication d'ébauches avec une précision élevée, notamment jusqu'aux classes de précision 3-2. Comme on le sait, le travail des matériaux par déformation est plus productif et plus efficace que les autres procédés d'usinage mécanique des matériaux, par exemple le tournage. Cela s'explique par le fait que dans le cas du façonnage par déformation les déchets de matériaux en copeaux diminuent notablement. A l'heure actuelle, l'estampage longitudinal et transversal, le laminage (y compris l'étirage) sont les plus répandus parmi les procédés de travail par déformation. Dans le cas de l'estampage, la surface de contact entre l'outil et l'ébauche constitue la plus grande partie de la surface à façonner de l'ébauche ou de sa section transversale. En conséquence, l'estampage nécessite des efforts considérables. De ce fait, la longévité de l'outil décrit tandis que le coat des outils agmente par rapport aux frais totaux d'usinage (jusqu'à 35% en cas d'estampage à froid). En plus, lors de l'estampage il est difficile d'assurer le déplacement réciproque précis des éléments de la matrice, et de ce fait la précision obtenue au cours du façonnage ne dépasse pas les classes 4-5. Il est possible d'élever la classe de précision en utilisant, dans la matrice, un poinçon basculant. Cependant, dans ces matrices, comme dans les matrices ordinaires, l'ébauche est immobile. En mettant l'ébauche en rotation on réussit à augmenter la précision d'usinage, du fait que dans ce cas la précision est influencée par la rigidité du dispositif et par les erreurs dues au montage et aux déplacements des outils, principalement dans le plan de leur déplacement. En cas de production par déformation plastique d'ébauches immobiles, en particulier dans le cas de l'estampage, la précision d'usinage déprend de la rigidité des dispcsitifs et de l'erreur des déplacements de l'outil dans les deux plans et c'est pourquoi elle est moins élevée qu'en cas de déformation de l'ébauche tournante.Parmi ces procédés connus de façonnage de l'ébauche tournante par pression figure le procédé de production des ébauches, qui consiste à soumettre l'ébauche ronde en rotation à l'action de cylindres en rotation, tout en assurant leur déplacement relatif, d'où il se produit une M formation plastique des ébauches jusqu'à l'obtention des dimensions désiréés. Les cylindres agissent alors sur l'ébauche dans la direction radiale. le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comporte un bâti portant une poupée, sur la broche tournante de laquelle est monté un cylindre déformant. La poupée portant le cylindre est installée avec possibilité de déplacement dans la direction radiale vers l'ébauche, qui est placée sur un appui et mise en rotation à partir du cylindre. Dans ces procédés et dispositifs complus, la rigidité du système, lors du déplacement radial, dépend dans une grande mesure de la rigidité du cylindre se trouvant à l'intérieur de l'ébauche et est limitée par les dimensions de l'ébauche, en particulier par son diamètre intérieur, qui est usiné proportionnellement au diametre de l'ébauche. Ceci limite l'emploi du laminage transversal ou de l'étirage pour les ébauches de faible diamètre intérieur. En plus, selon le procédé connu, l'un des cylindres est engagé à l'intérieur de l'ébauche creuse et, par conséquent, son diamètre, sa rigidité et sa solidité sont limités en fonction du diamètre intérieur de l'ébauche. De ce fait, l'assortiment des ébauches produites à l'aide de ces procédés de laminage est limité. Le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients mentionnés. On s'est donc proposé de mettre au point un procédé et un dispositif de production d'ébauches, dans lesquels l'ébauche et l'outil seraient disposés, l'une par rapport à l'autre, de manière à assurer une augmentation de la précision d'usinage et un élargissement de la gamme d'ébauches pouvant être obtenues. Ce problème est résolu grace à un procédé de production d'ébauches qui consiste à agir sur une ébauche ronde tournante au moyen de cylindres en rotation, pendant leur déplacement relatif, en réalisant ainsi une déformation plastique des ébauches jusqu'à l'obtention des dimensions requises, ledit procédé étant caractérisé, suivant l'invention, en ce que les cylindres agissent sur au moins l'une des faces de l'ébauche de façon que dans la zone d'action de l'outil qui est adjacente à cette face il se produise une modification progressive du diamètre de l'ébauche avec formation, sur celle-ci, d'un secteur dont le diamètre reste approximativement égal au diamètre initial de cette ébauche.Dans le dispositif pour la réalisation de ce procédé, suivant l'invention, la broche portant le cylindre est orientée, par rapport à l'ébauche, de sorte qu'entre leurs axes de rotation il se forme un angle de 90 à 1800 pour l'action du cylindre sur la face de l'ébauche. Ce procédé et ce dispositif permettent d'augmenter la gamme des formes d'ébauches pouvant être obtenues, car le diamètre, la rigidité et la solidité du cylindre ne sont pas limités par le diamètre de l'ébauche. En outre, lesdits procédé dispositif permettent d'atteindre une classe de précision plus élevée de l'ébauche, puisque les efforts d'écartement agissant dans la direction radiale sont inférieurs à ceux constatés dans le procédé connu, où ils correspondent à l'effort total de déformation. Pour l'usinage des ébauches sur leurs deux faces, suivant l'invention, les cylindres agissent sur les deux faces de l'ébauche, les vitesses circonférentielles des cylindres agissant sur les deux faces étant égales. Dans le dispositif pour la réalisation de ce procédé, suivant l'invention, on a prévu encore au moins un cylindre opposé au premier et placé par rapport à l'ébauche de sorte que leurs axes de rotation fassent un angle de 900 à 1800 , le dispositif étant alors équipé d'un moyen pour l'extraction de l'ébauche, qui est constitué par un poussoir. Ceci permet d'obtenir des pièces façonnées comportant des dents sur leur face et qui sont employées dans les boîtes de vitesses des moyens de transport modernes. De même, suivant l'invention, la zone de l'ébauche correspondant au secteur indiqué est disposée avec serrage dans un outil d'appui auxiliaire, ce qui permet d'augmenter la stabilité de 11 ébauche en cours de son usinage. Ceci permet, à son tour, de travailler avec succès les pièces plates du type disque de friction, utilisé dans les embrayages, qui sort très dif fi-çles à usiner par d'autres procédés. Pour assurer un effort de déformation encore plus faible, suivant l'invention, ce cylindre est décalé (lors de l'action du cylindre sur la face de l'ébauche) par rapport à l'axe de rotation de l'ébauche, d'où il résulte que la zone de contact du cylindre avec l'ébauche se déplace successivement depuis le centre vers la périphérie. Pour obtenir une stabilité encore plus élevée de l'ébau- che dans le dispositif, la broche portant le cylindre est tournée en supplément dans le plan de la face en bout de l'ébauche sous un angle de 450. Pour la production de pièces de formes variées, y compris les épaulements intérieurs et extérieurs, le dispositif est doté d'un outil d'appui, par exemple sous forme d'une matrice, destiné à recevoir l'ébauche et qui est monté sur ledit appui avec possibilité de déplacement dans le sens de mouvement du cylindre, lors de son action sur l'ébauche, afin d'assureur la stabilité pendant le precessus de déformation. Suivant l'invention, la broche portant le cylindre est monté dans la poupée sur des paliers disposés dans un corps séparé, et un mécanisme de basculement du cylindre dans le plan passant par son axe de rotation et la zone d'action du cylindre sur l'ébauche est situé sur la poupée et lié cinématiquement au corps indiqué et à la poupée. Ceci assure une réduction supplémentaire de la surface de contact entre le cylindre et l'ébauche et, par conséquent, permet de diminuer encore plus l'effort de déformation et d'augmenter la précision d'usinage. Pour élargir la plage de réglage des vitesses de déplacement de la zone d'action de l'outil sur l'ébauche, il est avantageux d' exécuter le mécanisme indiqué de basculement du cylindre sous forme d'un vérin de commande dont l'élément mobile est articulé au corps de la broche, et l'élément immobile, au corps de la poupée. Pour une meilleure explication de l'invention, on décrit ci-après des exemples de réalisation concrets mais non limitatifs avec références aux dessins annexés qui représentent - la figure 1, le schéma de principe du dispositif proposé pour mettre en oeuvre le procédé, conforme à l'invention, de production d'ébauches rondes, par exemple d'ébauches creuses - la figure 2, le dispositif proposé pour la mise en oeuvre du procédé proposé de production d'ébauches par action du cylindre sur l'une des faces de l'ébauche (vue en coupe longitudinale) - la figure 3, une variante de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé faisant l'objet de l'invention, au moyen de cylindres agissant simultanément -sur les deux faces de l'ébauche - la figure 4, le dispositif pour la production d'ébauches selon le procédé d'invention, avec action simultanée des cylindres sur les deux faces de l'ébauche (vue en coupe longitudinale) - la figure 5, une vue latérale, en coupe, du dispositif de la figure 4 - la figure 6, le dispositif pour la réalisation du procédé proposé, dans lequel la broche portant le cylindre est tournée en supplément - la figure 7, le dispositif pour la réalisation du procédé proposé, avec un mécanisme de balancement du cylindre au début du processus de déformation de l'ébauche - la figure 8, le dispositif de la figure 7, en fin du processus de déformation de l'ébauche. L'essentiel du procédé proposé réside dans le fait que l'ébauche ronde tournante 1 (figure 1), montée sur un mandrin 2 et butant contre un appui 3, subit l'action des cylindres 4 et5 en rotation, une partie de l'ébauche étant disposée à l'intérieur d'un outil d'appui auxiliaire en qualité duquel est utilisée une matrice 6. Pendant la déformation, les cylindres 4 et 5 agissent sur l'une des faces de l'ébauche de sorte que dans la zone d'action des cylindres quivest adjacente à cette face il se produise une modification progressive du diamètre de l'ébauche. En mEme temps, sur l'ébauche se forme un secteur "A" situé à l'intérieur de la matrice 6 et dont le diamètre reste approximativement égal au diamètre initial de cette ébauche. A la fin de la déformation, les cylindres 4 et 5 sont écartés de l'ébauche 1 et cette dernière est déposée du mandrin 2, l'appui 3 étant déplacé à droite, d'après ledessin. Pour augmenter la stabilité de l'ébauche, on la monte avec serrage dans la matrice 6 ou sur le mandrin 2. La production des ébauches, d'après le procédé objet de l'invention, se fait à l'aide d'un dispositif qui comporte un bâti 7 (figure 2) portant deux poupes, dont l'une, 8, est fixe, tandis que l'autre, 9, est mobile pour le rapprochertent des poupées en cours du fonctionnement du dispositif. Cependant, au besoin, les deux poupées 8 et 9 peuvent être mobiles et peuvent se déplacer l'une vers l'autre au cours de l'usinage de l'ébauche. Un cylindre déformant 10 est monté à l'intérieur de la poupée 9, sur une broche tournante. Dans le corps de l'autre poupée 8 est logée une broche tournante 11 dotée d'un éjecteur 12 entraîné en c!ouveeier,t par un vérin de commande 13. Ce dernier est relié à l'éjecteur au moyen d'un ensemble à roulements 14. Ia broche 11 de la poupée 8 porte une matrice 15 et un mandrin étagé 16 pour l'ébauche 17. La broche portant le cylindre 10 est tournée par rapport à la broche 11 et l'ébauche 17 de sorte que leurs axes de rotation "a-a" et "b-b' forment un angle "" n compris entre 900 et 1800 (angle 4 = 900 sur la figure 2). La figure 3 montre le moment initial de laminage de l'ébauche, par exemple sous forme d'une bague 18, par des cylindres agissant simultanément sur les deux faces de celle-ci. Dans ce cas, la bague 18 est placée dans une matrice 1-9 et les cylindres déformants tournants 20 et 21 se trouvent chacun du côté d'une face de l'ébauche. Chaque cylindre est disposé, par rapport à la bague 18, de façon que leurs axes de rotation "a-a" et "b-b" fassent un angle 4 = 90 . Le laminage par ce procédé est réalisé au moyen du dispositif représenté sur les figures 4 et 5. Ce dispositif comporte, lui-aussi, deux poupées 22 et 23. La poupée 23 est immobile et constitue en même temps la partie latérale du bâti. Dans les poupées 22 et 23 sont montés des cylindres déformants tournants 24 et 25, respectivement, qui agissent sur des ébauches placées dans des matrices 26 à 38. Un pousseur 52 est prévu pour l'éjection des ébauches depuis les matrices après la déformation. On a prévu également un alimentateur 53 pour les ébauches et un dispositif 54 destiné à trarsporter les matrices 26-38 contenant les ébauches 39-51 vers la zone de travail. Les éléments énumérés sont disposés sur le bati en forme de boucle fermée et constitué par une partie supérieure 55, une partie inférieure 56 et deux parties latérales 23 et 57. Dans la zone de travail du dispositif, en position de laminage, sont installés les cylindres 24 et 25 à l'aide desquels on effectue la déformation de l'ébauche 39 pendant la rotation et le rapprochement. le cylindre 24 est monté sur la broche de la poupée mobile 22. La même poupée porte un support approprié 58 avec le pousseur 52, au moyen duquel l'ébauche 40 est chassée de la matrice 28 pendant le déplacement de la poupée mobile à partir d'une commande commune, par exemple, des cylindres de commande 59. Au moment où l'ébauche est chassée, la matrice 28 s'appuie sur un support 60 installé sur la poupée fixe 23 du dispositif. le chargement des ébauches à l'intérieur des matrices s'effectue en position 41 par l'intermédiaire d'un alimentateur 53. La figure 5 montre, en coupe, le dispositif 54 pour le transport des matrices ave9fres ébauches de la position de chargement à la zone de travail du dispositif. Ce dispositif est réalisé SGUS forme d'une channe en boucle 54 a, entre les maillons de laquelle sont assujetties les matrices. La channe avec les matrices se situe à l'intérieur d'une auge fermée 61, dont la surface intérieure détermine la trajectoire de mouvement des matrices avec les ébauches. La channe se déplace dans le sens d'horloge à l'aide d'un cliquet 62 monté sur l'élément mobile du cylindre de commande 63. L'ébauche est chargée à l'intérieur de la matrice en position 41, et puis elle est déplacée avec la matrice, par plusieurs courses du vérin de commande, à l'intérieur de l'auge fermée 61, et s'avance tout d'abord jusqu'à la position de laminage 39, et ensuite jusqu'à la position 40 d'extraction des ébauches depuis les matrices après l'opération de laminage. Des trous spéciaux 64 et 65 sont pratiqués dans les parois de la goulotte 61 pour le passage des cylindres 24 et 25. Poule guidage des ébauches au cours de leur amenée par l'alimentateur 53, on a prévu dans la paroi latérale de l'auge 61 encore un trou dans lequel se trouve un tube de guidage 66. Pour augmenter la longueur de contact des cylindres et de l'ébauche, la broche 67 (figure 6) avec le cylindre 68 sont tournés en supplément dans le plan defa face de l'ébauche 69 sous un angle p pouvant aller jusqu'à 45 . L'ébauche se trouve alors à l'intérieur d'un outil d'appui 70, en qualité duquel est utilisée, comme il a été indiqué plus haut, la matrice 6 (figure 1). Pour augmenter la stabilité de l'ébauche, la matrice est montée avec possibilité de déplacement, par un ressort 71, dans le plan de déplacement du cylindre. Ce ressort applique la matrice sur les cylindres 4 et 5, en assurant de cette façon l'égalité des vitesses de déplacement axial des cylindres et de la matrice. Dans le cas de laminage d'ébauches avec flasque élargi, les valeurs et les sens de ces vitesses sont différentes, ce qui est assuré par l'emploi, par exemple, d'un vérin de commande auxiliaire (non représenté sur les figures). Pour la diminution de l'effort de déformation, par suite de la réduction de la surface de contact entre le cylindre et l'ébauche, le cylindre déformant 72 (figures 7 et 8) est décalé par rapport à l'axe de rotation de l'ébauche et, en résultat, la zone "B" d'action du cylindre sur l'ébauche se déplace successivement du centre à la F,ériphérie. Pour la réalisation de ce procédé, on a-prévu un dispositif représenté sur les figures 7 et 8, la figure 7 représente le dispositif au moment ou la zone "B" d'action du cylindre sur l'ébauche se situe plus près de son centre, tandis que sur la figure 8 cette zone est plus près deha périphérie.Le dispositif comporte un corps 73 abritant une broche 67 avec un cylindre 72, une poupée 74 et un mécanisme de balancement du cylindre 72 dans le plan passant par l'axe "a-a" de sa rotation et par la zone d'action "B" de ce cylindre sur l'ébauche. le mécanisme est lié cinématiquement au corps 73 et à la poupée 74. Il est réalisé sous forme d'un vérin de commande 75, dont l'élément mobile 76 est articulé au cors 73 tandis que l'élément fixe 77 est articulé au corps de poupée 74. Le dispositif fonctionne de la manière décrite ci-après. Dans la position initiale, l'ébauche 17 est montée à l'intérieur de la matrice 15 sur le mandrin intérieur 16. Ensuite, lors de la rotation des outils de laminage, le cylindre déformant 10 s'approche de la matrice 15 et du mandrin intérieur 16 en effectuant,de cette façon, le laminage de l'ébauche 17. Pendant ce temps, la broche 71 tourne conjointement avec la matrice 15 et le mandrin intérieur 16 qui y sont montés, mais la rotation de la broche n'est pas transmise à la tige du vérin de commande 13, du fait que l'ensemble à roulements 14 est disposé entre cette tige et l'éjecteur 12. Après le laminage, le cylindre déformant 10 est éloigné de la matrice et du mandrin intérieur à une distance suffisante pour l'évacuation de l'ébauche laminée. Puis, le cylindre de force 13 est déplacé à droite et fait sortir, par l'intermédiaire de l'ensemble à roulements 14 et de l'éjecteur 12, le mandrin intérieur 16 avec la pièce laminée depuis la matrice 15. Ceci fait, l'ébauche laminée est déposée du mandrin intérieur 16 et éloignée de la zone de travail. Ensuite, on charge l'ébauche suivante et on commence le nouveau cycle de déformation de l'ébauche. le dispositif représenté sur les figures 4 et 5 fonctionne de la manière exposée ci-après. Après l'avancement d'un pas de la chaîne 54a avec les matrices et les ébauches s'effectue la course de travail de la poupée mobile 22 dans la direction indiquée par la flèche sur la figure 4. Lors du fonctionnement du dispositif, les cylindres 24 et 25 tournent constamment en sens contraires ; par exemple, le cylindre 25 tourne dans le sens d'horloge tandis que le cylindre 24 tourne dans le sens contraire d'horloge. Lors du rapprochement de la poupée mobile 22 et de la poupée fixe 23, tout d'abord, à la position 40, se produit l'extraction d fa pièce laminée depuis la matrice 28, et puis, à la position 39, l'ébauche est déformée par les cylindres 24 et 25, qui passent par les trous 64 et 65 de l'auge fermée 61. le diamètre extérieur de l'ébauche s'accroît, alors, jusqu'au diamètre intérieur de la matrice.Simultanément avec l'avancement de la poupée mobile 22, la tige de l'alîmentateur 53 se déplace et engage l'ébauche suivante à l'intérieur de la matrice 27 à travers un trou approprié de la paroi latérale de l'auge fermée 61, dans lequel est introduit le tube de guidage 66 de l'alimentateur. A la fin du laminage, la poupée mobile 22 recule et le vérin de commande 63 fait déplacer d'un pas le dispositif d'amenée des matrices avec les ébauches. Afin de réduire l'encombrement du dispositif, la durée du cycle et le pas de l'avance, on a prévu dans la channe 54 deux groupes de maillons à pas différents, par exemple 250 et 75 mm, les matrices étant disposées entre les maillons avec un grand pas, les maillons disposés avec un pas moindre servant à la fermeture de la carne. Xe dispositif proposé permet de réaliser le laminage des ébauches sur des machines à fileter par roulage pourvues de deux broches et qui sont employées largement dans la construction des machines. Le fonctionnement du dispositif montré sur la figure 6 est analogue à celui décrit. En cas d'exécution du dispositif comme montré sur les figures 7 et 8, simultanément avec le déplacement de la poupée mobile 74 effectué d'une manière identique à celle décrite ci-dessus, s'effectue le balancement supplémentaire du cylindre 72 à l'aide du cylindre de force 75. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés 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. Procédé de production d'ébauches, consistant à soumettre une ébauche ronde tournante à l'action de cylindres en rotation pensant le déplacement relatif de l'ébauche et des cylindres, en réalisant ainsi une déformation plastique des ébauches jusqu'à l'obtention des dimensions requises, caractérisé en ce que les cylindres agissent sur au moins l'une des faces de l'ébauche, de sorte que, dans la zone d'action des cylindres qui est adjacente à cette face, il se produit une modification -progessive du diamètre de l'ébauche avec formation sur celle-ci d'un secteur dont le diamètre reste approximativement égal au diamètre initial de cette ébauche. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les cylindres agissent sur les deux faces de l'ébauche, les vitesses circonférentielles des cylindres agissant sur lesdites deux faces étant égales. 3. Procédé conforme à la revendication t, caractérisé en ce que la zone de l'ébauche correspondant audit secteur se trouve serrée dans un outil d'appui auxiliaire. 4. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que pendant l'action du cylindre sur la face de l'ébauche, on décale ce cylindre par rapport à l'axe de rotation de l'ébauche de manière que la zone d'action du cylindre sur l'ébauche se déplace successivement dans le sens allant du centre de l'ébauche à sa périphérie. 5. Dispositif pour la production d'ébauches par le procédé conforme à la revendication 1, comportant une poupée placée sur un mati, sur une broche tournante de laquelle est monté un cylindre déformant, et qui est montée avec possibilité de déplacement vers l'ébauche montée sur un appui, mise en rotation sous l'action du cylindre déformant et déposée après sa déformation, caractérisé en ce qu'au moins une broche portant un cylindre est tournée, par rapport à l'ébauche, de manière que leurs axes de rotation respectifs forment entre eux un angle de 900 à 1800 pour permettre l'action du cylindre sur la face de l'ébauche. 6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'encore au moins un cylindre est disposé en vis-à-vis du cylindre précité et est monté de telle manière, par rapport à l'ébauche, que l'axe de rotation de chacun desdits cylindres et l'axe de rotation de l'ébauche forment entre eux un angle de 90 à 1800, ledit dispositif étant muni d'un moyen constitué par un poussoir et destiné à déposer l'ébauche. 7. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que la broche portant le cylindre est tournée en supplément dans un plan de la face en bout de l'ébauche sous un angle pouvant aller jusqu'à 45 . 8.Dispositif conforme à la revendication5, caractérisé en ce qu il possède un outil d'appui, par exemple sous forme d'une matrice, dans lequel on place l'ébauche, celle-ci étant disposée sur ledit appui avec possibilité de déplacement dans le plan de déplacement du cylindre quand celui-ci exerce son action sur l'ébauche, et ce, afin d'assurer la stabilité au cours de la déformation. 9. Dispositif conforme à la revendicZtion 5, caractérisé en ce que dans la poupée la broche portant le cylindre est montée sur des roulements placés dans un corps séparé, et en ce que sur la poupée est disposé un mécanisme lié cinématiquement audit corps et à la poupée et servant au balancement ou basculement du cylindre dans un plan passant par son axe de rotation et par la zone d'action du cylindre sur l'ébauche. 10. Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que le mécanisme de balancement du cylindre est exécuté sous forme d'un vérin de commande dont l'élément mobile est articulé au corps de la broche, et dont l'élément fixe est articulé au corps de la poupée.