Brevet FR2430840A1 — publié le 19800208

La présente invention concerne les équipements de déformation par pression (par exemple : estampage, compression) et a notamment pour objet une machine à'déformer les métaux par pression, telle que, en particulier une presse à manivelle, une machine de corroyage radial, ainsi que d'autres machines dont les organes de travail réalisent un mouvement de va-et-vient ou un mouvement oscillatoire afin de déformer l'ébauche. Dans les machines à déformer les métaux par pression, 11 organe de travail (dune presse à manivelle, par exemple) ou les organes de travail (d'une machine de corroyage radial, par exemple) doivent effectuer un mouvement de va-et-vient ou un mouvement oscillatoire afin de déformer ltébauche. C'est pourquoi ces machines sont dotées dtun organe qui convertit le mouvement rotatif de la commande en mouvement de va-et-vient de l'organe de travail, et qui comprend un mécanisme à mainvelle. A son élément, animé d'un mouvement de translation (coulisseau, coulisse, levier, etc.), est fixé un organe de. travail, alors que son arbre coudé, reposant sur des paliers d'appui logés dans le corps de la machine, est lié cinématiquement à sa commande de rotation (voir, par exemple, le brevet NO 235113 délivre en Autriche, ou le livre de V.I. Zalessky "Equipement des ateliers de forgeage et d'estampage" édité à Moscou,p.511). L'industrie moderne nécessite des machines à déformer les métaux par pression qui doivent satisfaire toute une série de conditions, dont les principales sont : élévation du rendement et de la qualité des pièces finies, réduction de la consommation d'énergie et des frais d'entretien. A l'heure actuelle, le niveau du rendement des machines à déformer les métaux par pression, atteint par automatisation et mécanisation de l'amenée de l'ébauche et de la dépose de la pièce finie, dépend principalement de la vitesse de déplacement de l'organe de travail, c'est-à-dire de la rapidité de son fonctionnement, qui est limitée par une série de facteurs, dont les principaux sont : capacité portante des paliers d'appui (paliers lisses) de l'arbre coudé et équilibre dynamique du système organe de travail - pièce à déformer -bati, y compris ltentrainement. La capacité portante des paliers d'appui dépend de leur vitesse circonférentielle de glissement (V) ainsi que de la charge spécifique (P). Pour un laps de temps déterminé, le produit V x P peut entre considéré pratiquement comme une valeur constante pour les matériaux destinés aux paliers, car il ne dépend pas des paramètres de la machine, des particularités de sa construction et de son fonctionnement, et est déterminé principalement par les propriétés du matériel utilisé pour la fabrication du palier lisse lui-m8me. Il est possible d'élever la rapidité du fonctionnement de la machine en augmentant la vitesse circonférentielle des paliers d'appui, mais dans ce cas il faut diminuer la charge spécifique, ce qui en définitive ne résoud pas le problème. Il est aussi indispensable de tenir compte du fait que, dans les machines à déformer les métaux par pression, par exemple dans les machines de corroyage radial, les paliers lisses de l'arbre coudé subissent, à un angle de rotation déterminé, dit angle de travail, une charge correspondant à l'effort nominal de l'organe de travail agissant sur la pièce à déformer ; donc, une partie considérable du travail de la commande est dépensée pour surmonter les forces de frottement qui apparaissent dans les paliers. Avec l'augmentation du rendement, la consommation d'énergie nécessaire pour vaincre les forces de frottement croit à tel point que la puissance consommée par le moteur électrique devient commensurable avec la puissance nécessaire à l'exécution du travail utile ; dans les machines telles que les machines de corroyage radial, elle est 3 à 4 fois supérieure à celle du travail utile.Il en résulte un réchauffement considérable des paliers, ce qui nécessite, pour assurer le fonctionnement stable de la machine, l'utilisation de moyens de réglage thermique automatique, l'emploi d'un liquide de lubrification et d'une graisse spéciale conservant sa viscosité lors de son réchauffement, l'augmentation des jeux dans les paires de paliers, tout en assurant l'équilibre et la stabilité dynamique de l'ensemble du système organe de travail - pièce à déformer - bâti. En conséquence, la machine devient plus compliquée, la consommation de l'énergie et le coût de l'entretien préventif augmentent dans une telle mesure qu'au point de vue économique il devient irrationnel d'utiliser ces machines. Ainsi, dans les presses à manivelle et les machines de corroyage radial existantes utilisant, en tant que dispositif de conversion du mouvement rotatif de la commande en mouvement de va-et-vient de l'organe de travail, un mécanisme à manivelle soumis à l'effort nominal de déformation de la pièce considérée, l'augmentation du rendement est limitée par la capacité portante des paliers lisses de l'arbre coudé et par la force de frottement qui y apparaît. Le but de la présente invention est de supprimer les inconvénients mentionnés. On stest proposé pour cela de mettre au point une machine à déformer les métaux par pression, dans laquelle, en modifiant le caractère du mouvement de l'arbre coudé du dispositif convertissant le mouvement rotatif de la commande en mouvement de va-et-vient de l'organe de travail, on réussirait à diminuer le travail de frottement dans les paliers d'appui, ce qui permettrait d'augmenter la rapidité de l'organe de travail et le rendement de la machine. Ce problème est résolu du fait que dans la machine à déformer les -métaux par pression, dotée d'un dispositif convertissant le mouvement rotatif de la commande en mouvement de va-et-vient d'au moins un organe de travail, et comprenant un mécanisme à-manivelle sur l'élément animé dtun mouvement de translation duquel est fixé l'organe de travail, et dont l'arbre coudé monté sur des paliers d'appui dans le corps de la machine, est cinématiquement lié à sa commande de rotation, suivant l'invention l'arbre coudé du mécanisme à manivelle est monté de manière à pouvoir réaliser un mouvement oscillatoire, et qu'à cet effet, sa liaison cinématique avec la commande de rotation est assurée par un ensemble bielle-manivelle et par un levier articulé à cette bielle et calé sur l'arbre coudé du mécanisme à manivelle. En remplaçant ainsi le mouvement rotatif de l'arbre coudé par un mouvement oscillatoire, tout en maintenant dans les limites imposées la valeur de l'effort de l'organe de travail sur l'ébauche et la valeur de la course rectiligne alternative de l'organe de travail, on a réussi à augmenter de 25 au minimum le nombre de courses de l'organe de travail, et à diminuer le frottement dans les paliers d'appui de l'arbre coudé grace à la diminution du trajet suivant lequel est appliquée la charge, de façon à supprimer la nécessité d'utiliser des paliers en matériaux spéciaux et des huiles spéciales pour la lubrification. Tout cela permet de simplifier considérablement les dispositifs assurant le fonctionnement prolongé des mécanismes et de diminuer sensiblement la puissance installée de la commande électrique. D'autre part, la réduction sensible du frottement dans les paliers d'appui de l'arbre coudé a permis de diminuer considérablement leurs jeux, ce qui supprime la nécessité d'équilibrer les systèmes d'éléments de l'organe de travail, d'améliorer sensiblement les conditions dynamiques du fonctionnement des mécanismes, ce qui permet non seulement de simplifier la construction de la machine, mais aussi d'élever la qualité des pièces finies. En changeant le caractère du mouvement de l'arbre coudé gracie à la modification de sa liaison cinématique avec la commande, on a obtenu un rendement maximal. L'invention est aussi caractérisée en ce que la longueur du levier est de beaucoup plus grande que le rayon de la manivelle du mécanisme à manivelle, ce qui permet de réduire la charge sur les paliers de l'arbre coudé de l'ensemble bielle-manivelle de façon à ce qu'il devienne possible de les utiliser dans le cas de vitesses sensiblement élevées de l'organe de travail. En outre, il devient possible d'utiliser des paliers à roulement. Il est avantageux que les paliers d'appui de l'arbre coudé de l'ensemble bielle-manivelle ou du mécanisme à manivelle soient montés avec possibilité de se déplacer par rapport au corps de la machine pendant le mouvement de va-et-vient de l'organe de travail. D'une part, cela permet de varier l'espace entre les organes de travail (réglage de l'espace entre les matrices), car le système organe de travail - mécanisme à manivelle - bati ne comporte pas d'autres liaisons ou éléments pour changer l'espace entre les organes de travail, et d'autre part, cela simplifie la construction de la machine, car un seul mécanisme permet de réaliser plusieurs fonctions. Il est avantageux que le corps de la machine soit doté d'une boite rotative dans laquelle sont placés, excentriquement par rapport à son axe de rotation, les paliers d'appui de l'arbre coudé, et qui servirait à déplacer ces paliers par rapport au corps de la machine ; l'axe géométrique de la manivelle de l'arbre coudé passe devant les axes de rotation de la bote rotative et de l'arbre coudé du mécanisme à manivelle. Il en résulte que la charge agissant sur le levier et la bielle de l'ensemble bielle-manivelle peut être sensiblement réduite à la suite de l'augmentation de la composante de charge agissant sur la boite mobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description suivante d'un mode non limitatif de réalisation de l'invention (en prenant comme exemples une presse à manivelle et une machine de corroyage radial), en se référant aux dessins dans lesquels - la figure 1 représente d'une manière schématique une presse à manivelle conforme à l'invention, en coupe longitudinale - la figure 2 représente la même presse que sur la figure 1, en coupe longitudinale suivant les paliers d'appui des arbres coudés du mécanisme à manivelle et de l'ensemble bielle-manivelle; - la figure 3 montre d'une manière schématique une machine de corroyage radial conforme à l'invention, en coupe longitudinale - la figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 3. La machine à déformer les métaux par pression, par exemple la presse à manivelle des figures 1, 2 ou la machine de corroyage radial représentée sur les figures 3, 4, est d'un type connu en soi et ne sera donc pas décrite en détail dans ce qui va suivre ni illustrée sur les figures 1 à 4.En plus d'un corps, d'un organe de travail et d'une commande, la machine est dotée d'un dispositif 1 destiné à convertir le mouvement rotatif de la commande en mouvement de va-et-vient de l'organe de travail 2. Etant donné que la machine de corroyage radial (figure 3) comprend plusieurs organes de travail (pointes) 2 dont chacun est lié par le dispositif 1 à la commande commune 3 (figure 4), la description qui va titre faite de l'un d'eux est valable pour les autres organes de travail. Ainsi, les organes de travail de la machine de corroyage radial et l'élément mobile de l'organe de travail de la presse à manivelle ont le même chiffre de référence - 2. Le dispositif 1 (figures 1 et 3) destiné à convertir le mouvement rotatif de la commande en mouvement de va-et-vient de l'organe de travail 2 comprend un mécanisme à manivelle lié cinématiquement à la commande 3 (figure 4) de la machine de corroyage radial et à la commande de la presse à manivelle (figure 2). On n'a représenté sur la figure 2 que l'arbre 4 de la commande, cette dernière tétant pas montrée sur la figure car il s'agit d'une commande d'un type connu en soi. Dans les variantes représentées sur les figures I à 4 on a utilisé en tant que mécanisme à manivelle un ensemble coulisse- manivelle (cependant, cela n'exclut aucunement l'utilisation de mécanismes à manivelle d'autres types) dont l'élément animé d'un mouvement de translation et consistant en une coulisse 5 à patin 6, porte un organe de travail 2 et dont l'arbre coudé 7 est lié cinématiquement à sa commande de rotation au moyen d'un ensemble bielle-manivelle 8 et d'un levier 9 articulé à la bielle 10 de l'ensemble bielle-manivelle et assemblé rigidement à l'arbre coudé 7 de l'ensemble coulisse-manivelle. La longueur du levier 10, c'est-à-dire le segment AB (figures I et 3), est beaucoup plus grande que le rayon R de la manivelle de l'arbre coudé 7. Les paliers d'appui Il (figures 2 et 4) de l'arbre coudé 7 de l'ensemble coulisse-manivelle, ou les paliers d'appui 12 de l'arbre coudé 13 de l'ensemble bielle-manivelle 8, sont logés dans le corps 14 (figure 2) de la presse à manivelle ou dans le corps 15 (figure 4) du båti 16 de la machine de corroyage radial ; ils peuvent se déplacer par rapport au corps de la machine pendant la marche rectiligne alternative de l'organe de travail 2, en assurant ainsi la déformation de l'ébauche suivant la section (diamètre, hauteur), c'est-à-dire en assurant le rapprochement des organes de travail, dans le cas de la machine de corroyage radial, et la variation de l'espace entre les matrices, dans le cas de la presse à manivelle. Celle des variantes proposées qui va être décrite ci-dessous concerne le cas où les paliers d'appui Il de l'arbre coudé 7 du mécanisme à coulisse-manivelle se déplacent par rapport au corps de la machine, car le déplacement des paliers d'appui 12 de l'arbre coudé 13 peut titre réalisé d'une manière analogue. La coulisse 5 de ensemble coulisse-manivelle de la presse à manivelle (figures 1 et 2) se déplace dans les guides 17 du corps 14, l'élément mobile de l'organe de travail 2 se déplaçant dans le sens indiqué parles flèches en se rapprochant ou en s'éloignant de sa partie immobile 18, fixée sur le corps 14. Le corps 14 est muni d'un autre guide 19 qui interdit la rotation de la coulisse 5 autour de son axe dans le cas où les guides 17 sont en forme de cylindre. Par l'intermédiaire du patin 6, la coulisse 5 est articulée à l'arbre coudé 7 dtune manière connue en soi, de façon que la patin 6 puisse en même temps servir de palier à la manivelle de l'arbre coudé 7. Pour varier l'espace entre les matrices lors du mouvement rectiligne alternatif de l'organe de travail 2, on a logé dans le corps 14 une boite rotative 20 dans laquelle sont placés, excentriquement par rapport à son axe de rotation D, les paliers d'appui Il (figure 2)de 1'arbre coudé 7, et qui assure le déplacement de ces paliers d'appui par rapport au corps 14 de la presse. L'axe géométrique C de la manivelle de l'arbre coudé 7 passe devant l'axe D de rotation de la boite 20 (figure 1) et l'axe B de l'arbre coudé 7. Avec une telle disposition des axes de rotation B et D de l'arbre coudé 7 et de la boite 20, respectivement, les forces agissant sur l'organe de travail se répartissent en deux composantes dont l'une agit sur la commande de la boite rotative 20, tandis que l'autre agit sur l'ensemble biellemanivelle 8. Les valeurs de ces composantes sont proportionnelles aux distances AC etBC entre les axes de rotation B et C. En choisissant d'une manière appropriée le rapport entre ces distances, on peut diminuer l'effort agissant sur l'ensemble bielle-manivelle 8 sans changer la valeur de l'effort appliqué à l'organe de travail 2, en augmentant ainsi la rapidité du fonctionnement de l'ensemble bielle-manivelle 8. Dans la variante proposée, la distance BC est égale au rayon R de la manivelle de l'arbre coudé 7, tandis que la distance AC est égale au segment E, qui est plus grand que le rayon R. Ce qui vient d'être exposé s'applique également à la machine de corroyage radial représenté aux figures 3 et 4, mais les repères C et D des axes nty figurent pas afin de ne pas compliquer la lecture des dessins. La boite rotative 20 (figure 1) est placée dans les guides 21 du corps 14 et se déplace dans le sens indiqué par la flèche sous l'action d'une tringle 22 articulée à ladite boite et actionnée perune coenmid'un type connu en soi(non montrée sur la figure ). La presse à manivelle réalisée de cette façon fonctionne comme suit. A la rotation de l'arbre coudé 13 de l'ensemble bielle-manivelle 8, le mouvement est transmis par la bielle 10 et le levier 9 à l'arbre coudé 7 de l'ensemble coulisse -manivelle. Llarbre coudé 7 effectue des oscillations en tournant dans les paliers d'appui Il de la boite mobile 20 et, par l'intermédiaire du patin 6, fait avancer la coulisse 5 avec ltélément mobile de l'organe de travail 2 vers sa partie immobile 18 en accomplissant le travail de formage de l'ébauche placée au préalable entre les éléments mobile et fixe de l'organe de travail 2. La boite mobile 20 se trouve dans une position fixe. Pour régler l'espace entre les matrices, c'est-à-dire pour régler la distance entre les éléments mobile et fixe de l'organe de travail 2, il faut tourner la boite mobile 20 dans le sens désiré en se servant de la tringle 22. Lors de la rotation de la boite mobile 20 dans le sens horaire, l'espace entre les matrices diminue, le point B se déplaçant vers le bas suivant un arc dont le rayon est égal à la valeur "F". A la rotation de la boite mobile 20 dans le sens opposé, l'espace entre les matrices augmente. Etant donné que le levier 9 est articulé sur la bielle 10, l'angle existant entre eux varie d'une façon correspondante, en permettant de régler l'espace entre les matrices dans les limites prescrites sans faire appel à des dispositifs supplémentaires. Comme déjà mentionné, la machine de corroyage radial possède plusieurs organes de travail 2 (figure 3) et le même nombre de dispositifs 1 assurant la conversion du mouvement rotatif de la commande en mouvement de va-et-vient de organe de travail. Tous les organes de travail 2 se rapprochent ou s'éloignent en synchronisme du centre, qui est désigné sous le nom de "axe de forgeage". La pièce à former L se déplace suivant cet axe de forgeage. Dans chaque dispositif 1, la coulisse 5 de l'ensemble coulisse-manivelle se déplace dans le guide 23 du corps 15. Ce corps 15 est rotatif et son axe de rotation coïncide avec l'axe de forgeage. Le corps 15 est tourné dans les guides 24 (figure 3) du bati immobile 16 à l'aide de vérins pneumatiques ou hydrauliques 25, dont les corps respectifs sont artlculés d'une manière connue quelconque sur le bati 16 de la machine. La tige 26 de chaque vérin pneumatique ou hydraulique 25 est articulée à l'aide d'un axe 27 au corps 15. Les paliers- d'appui Il (figure 4) de chaque arbre coudé 7 sont montés dans le corps 15, tandis que les paliers d'appui 12 de chacun des arbres coudés 13 de l'ensemble bielle-manivelle 8 sont montés dans le bati 16. Pour synchroniser le déplacement de tous les organes de travail 2, tous les dispositifs 1 assurant la conversion du mouvement rotatif de la commande en mouvement de va-et-vient des organes de travail sont liés entre eux. Cette liaison est assuré à l'aide de pignons 28 (figure 3) fixés sur les arbres coudés 13 des ensembles bielle-manivelle, et à l'aide de pignons intermédiaires 29 placés entre les pignons 28 et en prise constante entre eux et avec les pignons 28, en formant ainsi un circuit fermé, qui est représenté sur la figure 3 par des lignes interrompues, pour ne pas compliquer la figure. L'un des arbres coudés 13 (figure 4) est lié à la commande 3 par l'intermédiaire d'un accouplement 30 d'un type connu quelconque. La machine de corroyage radial réalisée selon cette conception fonctionne de la manière suivante. La rotation de la commande 3 est transmise à l'arbre coudé 13 de l'ensemble bielle-manivelle 8 de l'un des dispositifs 1 par l'intermédiaire du manchon d'accouplement 30, et à l'ensemble des arbres coudés 13 par l'intermédiaire du pignon denté 28 (figure 3) et des pignons intermédiaires 29 reliant entre eux tous les pignons 28 et, par conséquent, tous les arbres coudés 13. Ces derniers transmettent le mouvement d'oscillation, par l'intermédiaire des bielles 10 et des leviers 9, aux arbres coudés 7 des ensembles coulissemanivelle. Les arbres coudés 7, en effectuant leur mouvement d'oscillation, impriment par l'intermédiaire de la coulisse 5 un mouvement de va-et-vient aux organes de travail 2. Ces derniers se déplacent en synchronisme vers l'axe de forgeage où se trouve la pièce à former L. Si on veut obtenir un amincissement de l'ébauche à un endroit déterminé, on rapproche les organes de travail 2. A cet effet, sans arr8ter leur mouvement de va-et-vient, on envoie le fluide moteur dans les cavités correspondantes des vérins 25 les tiges 26 se déplacent en faisant tourner le corps 15 d'un certain angle par rapport au bati 16. Pendant ce temps les axes des arbres 13 restent immobiles, tandis que ceux des arbres 7 se déplacent suivant une circonférence d'un certain rayon par rapport aux axes des arbres 13, c'est-à-dire qu'il se produit une rotation des arbres coudés 7 par rapport au corps 15. Pendant la rotation des arbres coudés 7, les coulisses 5 se déplacent en poussant vers le centre les organes de travail 2, et ceux-ci amincissent l'ébauche. Pendant ce temps l'ébauche peut tourner à une certaine vitesse. L'écartement des organes de travail 2 les uns des autres s'effectue par rotation du corps 15 dans l'autre sens, assurée par l'alimentation en fluide moteur de l'autre enceinte des vérins 25. 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. R E V E N D I C A T I O N S 1. Machine à déformer les métaux par pression, du type comportant un dispositif destiné à convertir le mouvement rotatif de la commande de la machine en un mouvement de vaet-vient d'au moins l'un de ses organes de travail, et équipé d'un mécanisme à manivelle sur l'élément mobile en translation duquel est fixé l'organe de travail, et dont l'arbre coudé, monté dans des paliers d'appui prévus dans le corps de la machine, est lié cinématiquement à sa commande de rotation, caractérisée en ce que l'arbre coudé du mécanisme à manivelle est monté de manière à pouvoir réaliser un mouvement oscillatoire, et qu'à cet effet, sa liaison cinématique avec la commande de rotation est assurée par l'ensemble bielle-manivelle et par un levier articulé à sa bielle et calé sur l'arbre coudé du mécanisme à manivelle. 2. Machine conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur du levier .est sensiblement supérieure au rayon de la manivelle du mécanisme à manivelle. 3. Machine conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les paliers d'appui de l'arbre coudé de ltensemble bielle-manivelle ou du mécanisme à manivelle sont montés de manière à pouvoir se déplacer par rapport au corps de la machine pendant le mouvement rectiligne alternatif de l'organe de travail. 4. Machine conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que dans le corps de la machine, est montée une boîte rotative dans laquelle sont disposés, excentriquement par rapport à son axe de rotation, des paliers d'appui de l'arbre coudé du mécanisme à manivelle, et qui est destinée à déplacer ces paliers par rapport au corps de la machine, l'axe géométrique de la manivelle de l'arbre coudé passant devant les axes de rotation de ladite boite et de l'arbre coudé du mécanisme à manivelle.