Brevet FR2371255A1 — publié le 19780616

L'invention se rapporte au travail des mentaux par déf or- mation et a plus précisément pour objet une presse-marteau à vis. La presse-marteau proposée peut étre utilisée avec succès pour le matriçage des aubes de turbines, de compresseurs et d'autres pièces similaires, dans lequel la mise en forme doit s'effectuer avec répartition asymétrique des masses de métal suivant la longueur des ébauches à traiter (tiges de commande, ébauches de clés à écrou, arbres étagés, trains d'engrenages). On connait des presses-marteaux à vis dans lesquelles sont montés coaxialement, dans des guidages du bâti, des coulisseaux portant un outil de matriçage. Ces coulisseaux sont montés avec possibilité de mouvement rectiligne alternatif en sens contraires, chacun d'eux étant relié, dans ce but, à la tige d'un vérin. Dans chaque coulisseau sont fixés deux écrous coopérant avec des vis-mères correspondantes. Ces vis-mères sont montées sur des paliers dans le bâti de la presse. Leurs extrémités sont pourvues de filetages à droite et à gauche. Chaque vis-mère porte des volants servant à accumuler l'énergie cinétique. L'un des coulisseaux est placé sur les extrémités des vis-mères d'un c8té de celles-ci, l'autre se trouve sur les extrémités opposées de ces vis-mères. Ces presses marteaux à vis sont destinées seulement au matriçage de pièces de configuration simple dans des matrices ouvertes. A l'heure actuelle, les ébauches de pièces avec répartition asymétrique des masses le long de l'axe, telles que les aubes de turbines, celles des compresseurs, les tiges de commande et d'autres pièces à deux têtes, sont fabriquées par refoulement sur des machines horizontales à forger, séparément de chaque extrémité, en plusieurs passes. Les ébauches des trains d'engrenages, des arbres étagés, des clés à écrou et d'autres pièces semblables sont fabriquées par matriçage à chaud dans des matrices ouvertes sur des marteaux et sur des presses à bielle pour matriçage à chaud. La fabrication de ces ébauches exige une main d'oeuvre importante et est caractérisée par un coefficient relativement faible d'utilisation du métal, car elle demande de grandes surépaisseurs pour l'usinage. En plus, le matriçage dans les matrices ouvertes aboutit à des pertes supplémentaires de métal dûtes aux bavures. Par ailleurs ces bavures nécessitent une opération supplémentaire pour leur élimination. On s'est proposé, par conséquent, de mettre au point une presse-marteau à vis dont la construction permettrait d'effectuer le matriçage des pièces avec répartition asymétrique des masses de métal suivant l'axe de ltébauche en une seule opération. Ce problème est résolu du fait que la presse-marteau à vis, du type dans lequel des coulisseaux portant des outils de matriçage sont placés sur-le b ti de la presse coaxialement l'un à l'autre, avec possibilité de réaliser un mouvement rectiligne alternatif en sens mutuellement contraires et sont reliés à des écrous coopérant avec des vis-mères montées sur le bâti, portant des volants et ayant des filetages à droite et à gauche, ladite presse-marteau étant caractérisée suivant l'invention, en ce que sur le bâti entre les coulis seaux, est placée une matrice constituée de deux demi-matrices et disposée de sorte que le plan de séparation de celles-ci coïncide avec l'axe de matriçage, l'une desdites demi-matrices étant fixée sur le bâti, tandis que l'autre est fixée sur un coulisseau monté dans un guidage réalisé sur le bâti perpendiculairement à l'axe de matriçage, et possède un mécanisme de serrage des demi-matrices au cours du matriçage, lesdites vismères étant montées sur le bâti avec possibilité de mouvement axial sous l'action de l'effort engendré au cours du matri çage. Il est avantageux de monter les vis-mères sur le-bati à l'aide de cadres placés dans des guidages du bAti disposés parallèlement à l'axe de matriçage. Le montage des vis sur le cadre permet d'effectuer le déplacement synchrone des vis par rapport au bati. Il n'est pas moins avantageux que le mécanisme de serrage des demi-matrices soit constitué par deux éléments en forme de coins coopérant entre eux, dont l'un est fixé sur le bâti, alors que l'autre, relié au coulisseau portant l'une des demimatrices, peut se déplacer par rapport à celui-ci suivant une direction transversale au déplacement de ce coulisseau. Un tel mécanisme de serrage des demi-matrices est de construction simple et permet d'effectuer à partir d'une seule commande le déplacement de la demi-matrice et le serrage de la matrice au cours du matriçage. La presse-marteau à vis exécutée suivant l'invention permet d'obtenir des ébauches de pièces de forme compliquée par matriçage à chaud dans une matrice fermée, en une seule percussion et avec-un seul chauffage. Le matriçage se fait sans laisser de bavures avec des surépaisseurs minimales pour l'usinage mécanique. On donne ci-après la description d'exemples concrets mais non limitatifs de réalisation de la presse-marteau à vis, suivant l'invention, avec références aux dessins annexés qui représentent - la figure 1, la presse-marteau à vis suivant l'invention (vue en coupe longitudinale) - la figure 2, 1' ensemble A de la figure 1, dans la variante où le retour du cadre en position initiale est assuré par des vérins - la figure 3, l'ensemble A de la figure 1, illustrant une variante dans laquelle chaque vis est montée sur le b ti avec possibilité de déplacement axial indépendant pour le retour en position initiale - la figure 4, la position des coulisseaux avant le choc - la figure 5, la position des coulisseaux au début de la déformation de l'ébauche - la figure 6, la position des coulisseaux à la fin de la déformation de l'ébauche. La presse-marteau à vis comporte un bâti I sur lequel sont réalisés des guidages 2. Des coulisseaux 3a et 3b sont montés coaxialement sur ces guidages. Les coulisseaux 3a et 3b étant d'une construction identique, la description suivante de l'un d'eux est valable également pour l'autre. Le coulisseau 3a possède une commande indépendante pour son mouvement rectiligne alternatif, en qualité de laquelle, dans l'exemple décrit, on se sert d'un vérin 4 dont la tige 5 est reliée au coulisseau 3a. Dans le coulisseau 3a sont pratiqués deux orifices 6 parallèles débouchants pour le passage des vis 7. Dans ces orifices on a placé des écrous 8 reliés rigidement au coulisseau 3a et coopérant avec les vis 7. -Les extrémités de chaque vis 7 sont pourvues respectivement d'un filetage à droite et d'un filetage à gauche non autofreinants et portent chacune un volant 9 servant à accumuler l'énergie cinétique. A l'aide de paliers 10 respectifs, les vis 7 sont montées par leurs extrémités sur cadre Il formé par des traverses 12 et par des tiges 13. Le cadre 11 est monté sur des guidages 14 exécuté sur le bâti 1, et est poussé suivant l'axe géométrique 15 de matri çage par des ressorts 16. Le cadre Il est monté avec possibilité d'effectuer un mouvement rectiligne alternatif suivant l'axe 15. Le cadre Il se déplace dans un sens sous l'action de l'effort apparaissent au cours du matriçage, et revient à sa position initiale sous l'action de l'effort des ressorts 16. Sur les coulis seaux 3a et 3b sont montés des outils de matriçage, en qualité desquels, dans l'exemple décrit, on se sert de poinçons 17. Sur le bâti 1, entre les coulisseaux 3a et 3b, on a placé une matrice 18 composée de deux demi-matrices 19 et 20, dont le plan de séparation coincide avec l'axe 15, de matriçage. La demi-matrice 19 est fixée rigidement sur le bâti 1 et la demi-matrice 20 est montée sur un coulisseau 21. Le coulisseau 21 est placé dans un guidage 22 ménagé dans le bâti 1 suivant une direction perpendiculaire à l'axe 15 de matriçage. A l'extrémité opposée du coulisseau 21, est monté un mécanisme 23 de serrage des demi-matrices 19 et 20 en cours de matriçage. Le mécanisme 23 est constitué par deux éléments en forme de coins 24 et 25 coopérant entre eux. Dans l'exemple décrit, le coin 24 est exécuté en une seule pièce avec le bàti 1, et le coin 25 est relié au coulisseau 21, par assemblage du type à "queue d'aronde", ce qui permet au coin25 de se déplacer par rapport au coulisseau 21 suivant une direction perpendiculaire au déplacement du coulisseau 21. Pour le déplacement du coulisseau 21 on utilise un vérin 26 dont la tige 27 est reliée à l'aide d'une articulation 28 au coin 25, ce qui permet au vérin 26 de mettre en mouvement le coulisseau 21 et le coin 25 pour le serrage des demi-matrices 19 et 20 au cours du matriçage. Selon une autre variante de réalisation, le cadre Il est ramené en position inItiale par des vérins 29 (figure 2). Il est possible de monter chaque vis-mère 7 sur le bâti "d'une manière indépendante. A cet effet, chaque vis-mère 7 est montée dans le bati 1 sur des paliers 30 (figure 3) et est poussée des deux côtés par des ressorts 16 servant à fai- re revenir la vis-mère en position initiale. La presse-marteau à vis fonctionne de la manière suivante. La presse-marteau est destinée au matriçage d'ébauches de pièces à répartition asymétrique des masses suivant l'axe de la pièce concernée. Du fait que les valeurs des courses de déformation sont différentes de chaque côté, on place l'ébauche 31 initiale dans l'empreinte de la demi matrice inférieure 19 d'une manière asymétrique, conformément à un repère spécial ou d'après une butée (non représentée) qu'on enlève ensuite. Puis on met en communication l'enceinte 26a côté piston du vérin 26 avec la source de pression (non représentée), et l'enceinte 26b côté tige, avec l'évacuation. Sous l'action de la pression du liquide, la tige 27, par l'intermédiaire de l'articulation 28, déplace le coin 25 le long du coin 24. Sous l'action du coin 25, le coulisseau 21 se déplace suivant le guidage 22 vers le bas (selon le dessin). A la fin de la course du coulisseau 21 vers le bas, la matrice 18 se trouve fermée, c'est-à-dire que la demi-matrice 20 se trouve en contact avec la demi-matrice 19 suivant le plan de séparation entre les deux demi-matrices. L'ébauche 31 se trouve alors déformé partiellement (se rétrécit), ce qui est nécessaire pour son blocage axial, et elle ne peut plus entre déplacée le long de son axe au cours du matriçage. te mécanisme de serrage 23 composé des coins 24 et- 25 crée, sous l'action du venin 26, l'effort nécessaire de serrage de la matrice et de l'ébauche 31. Ensuite les enceintes 4a côté tige des vérins 4 sont mises en communication avec la conduite d'évacuation, et les enceintes 4b côte piston, avec la source de pression (non représentée). Sous l'action de la pression du liquide, les tiges 5 impriment aux coulisseaux 3a (figure 1) et 3b un mouvement de translation dans les guidages 2 du bâti 1. Les coulisseaux 3 se déplacent vers le milieu de la presse-marteau, et les écrous 8 montés dans les coulisseaux 3a et 3b, en agssant sur les vis 7, tournant ces dernières dans les paliers 10 du cadre 11. Sous l'åction de l'effort constant des vérins 4, le mouvement des coulisseaux 3a et 3b se fait avec accélération, les volants 9 accumulant alors l'énergie cinétique nécessaire pour le matriçage. -Vers la fin de la course d'accélération, les poinçons 17 entrent dans la matrice 18, comme montré sur la figure 5, et effectuent la déformation de l'ébauche 31. Pendant le matriçage, l'énergie cinétique accumulée par les parties mobiles de la presse-marteau se transforme en travail de déformation plastique de l'ébauche 31. Du fait que l'ébauche initiale 31 est placée asymétriquement, le poinçon 17 fixé sur le coulisseau 3a touche le premier l'ébauche 31, la déformation de celle-ci commence et la vitesse du coulisseau droit 3a décroît. Lorsque la vitesse du mouvement de translation du coulisseau droit 3a diminue et que les vis 7 continuent de tourner grâce à l'énergie accumulée, les vis 7, par suite de la conservation des vitesses relatives des écrous 8 et des vis 7 se déplacent axialement dans le sens avec le cadre 11 vers la droite (selon le dessin), en comprimant les ressorts 16. En même temps, les vis 7 continuent de tourner avec les volants 9 en déplaçant le couliseau gauche 3b d'une manière accélérée jusqu'à ce que le poinçon 17 entre en contact avec l'ébauche 31, tandis que le déplacement axial des vis 7 vers la droite communique au coulisseau 3b a une impulsion supplémentaire. Les efforts sur les poinçons 16 des deux coulisseaux 3a et 3b s'égalisent et le matriçage se déroule à partir de ce mouvement des efforts égaux A la fin du matriçage, les efforts maximaux sur le coulisseau de dronte 3a et sur le coulisseau de gauche 3b peuvent étre différents. Dans ce cas, l'égalisation des efforts se fait d'une manière analogue. Après achèvement du matriçage, les coulisseaux 3a et 3b reviennent en position initiale. A cet effet, les enceintes 4b c8tB piston des vérins 4 sont mises en communication avec l'évacuation, et les enceintes 4a c8té tige, avec la source de pression. Sous l'action des efforts du liquide, les tiges 5 communiquent aux coulisseaux 3a et 3b un mouvement de translation en les faisant revenir à leur position initiale. Simultanément avec le déplacement des coulis seaux 3a et 3b, s'effectue le retour des vis 7 avec le cadre Il à leur position initiale sous l'action des ressorts 16 (ou des vérins 29). Pour l'extraction de l'ébauche 31 matricée, l'ouverture de la matrice 18 se fait pendant la montée au coulisseau 21. A cet effet, l'enceinte 26a côté piston du vérin 26 est mise en communication avec la conduite d'évacuation, et l'enceinte 26b côté tige, avec la source de pression. Sous l'action de l'effort du liquide de travail, transmis par la tige 27 et l'articulation 28, le coin 25 se déplace le long du plan de contact des coins vers le vérin 26 Le mouvement du coin 25 se transmet au coulisseau 21, qui se déplace alors dans le guidage 22 conjointement avec la demi-matrice 20. La matrice 18 s'ouvre et la pièce forgée finie est extraite de la demi-matrice 19. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentésqui 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 mies en oeuvre dans le cadre des re-vendications qui suivent R E RJ E N D I C A T I O N S 1. Presse-marteau à vis, du type dans lequel des coulisseaux portantes outils de matriçage sont montés sur le b ti de la presse coaxialement l'un à l'autre avec possibilité de se déplacer en mouvement rectiligne alternatif en sens mutuellement contraires, et sont reliés à des écrous coopérant avec des vis-mères montées sur ledit bâti, portant des volants et pourvues d'un filetage à droite et d'un filetage à gauche, caractérisée en ce qu'elle comporte une matrice disposée sur le bSti de la presse, entre les coulisseaux, et constituée de deux demi-matrices disposées de manière que leur plan de séparation, colncide avec l'axe de matriçage, l'une desdites demi-matrices étant fixée sur ledit bats, tandis que l'autre est fixée sur un coulisseau monté dans un guidage ménagé dans ledit bâti perpendiculairement audit axe de matriçage, et en ce qu'elle possède un mécanisme de serrage desdites demi-matrices au cours du matriçage, les vis-mères précitées étant montées sur le bâti de la presse avec possibilité de se déplacer axialement sous l'action de l'effort engendré au cours du matriçage. 2.- Presse-marteau à vis conformera la revendication 1, caractériséeen ce que les vis-mères sont montées sur le bati par l'intermédiaire d'un cadre mobile dans des guidages ménagés dans le bàti parallèlement à l'axe de matriçage. 3- Presse-marteau à vis conforme à l'une des revendi- cations 1 et 2, caractérisée en ce que le mécanisme de serrage des demi-matrices est constitué par deux éléments formant coins coopérant entre eux, dont l'un est fixé sur le bâti de la presse tandis que l'autre est relié au coulisseau portant l'une des demi-matrices, avec possibilité de déplacement dudit autre coin par rapport à ce coulisseau suivant une direction transversale au déplacement de ce dernier.