Brevet FR2464777A1 — publié le 19810320

246477? La présente invention concerne un procédé de cisaillement ainsi qu'une cisaille fonctionnant suivant ce procédé et destinée notamment à l'affranchissement de billettes et de barres métalliques, ferreuses ou non. Les techniques modernes de façonnage à froid de telles billettes et barres métalliques exigent qu'elles aient des dimensions très prédises, notamment dans le cas de billettes dont la longueur est à peine supérieure à leur épaisseur. Le procédé de cisaillement en question consiste à sectionner ou casser une pièce en exerçant en sens inverses à sa périphérie des forces qui provoquent sa cassure, au moyen d'outils qu'il n'est jamais nécessaire pendant toute l'opération de faire passer entre les éléments de la pièce à séparer l'un de l'autre. Aujourd'hui, ce simple procédé s'avère souvent incapable de sectionner des tiges et billettes métalliques avec la précision que nécessitent certains traitements ultérieurs, par exemple un forgeage à froid: en particu- lier, il ne donne pas la certitude d'aplatir comme il convient les faces des tronçons séparés l'un de l'autre et de leur donner la conformation précise nécessaire. Les procédés automatiques de forgeage exigent notamment d'affranchir l'extrémité de billettes afin de permettre à des robots de les placer avec précision dans une matrice. Une façon classique d'obtenir la précision nécessaire con- siste à encocher toute la surface périphérique de la pièce dans le plan désiré de sectionnement avant de la cisailler, que cette opération se fasse surtout suivant un tracé rectili- gne ou surtout au moyen d'une torsion. Ce procédé peut s'avérer efficace, mais il prend du temps et il est donc coûteux. Des suggestions antérieures concernent des procé- dés de cisaillement et des cisailleuses qui combinent un effort linéaire principal de cisaillement et un effort de torsion secondaire mais considérable. Un article dont l'au- teur est A. A. Loginov et qui figure dans les pages 40 à 42 de la publication Kuznechno-Shtampovochnoe Prazvodstvo, Vol. 20, partie 1, 1978, décrit un tel procédé et une telle cisailleuse. Dans cette dernière, deux mâchoires axialement proches l'une de l'autre enserrent une barre métallique. Chacune de ces mâchoires est solidaire d'un bras indépendant capable de pivoter autour d'un axe fixe parallèle à celui autour duquel pivote l'autre bras ainsi qu'à celui de la barre. Le cisaillement est exécuté au moyen d'un vérin qui exerce simultanément sur les deux bras précités une force perpendiculaire, en son milieu, à la droite qui relie l'un à l'autre leurs axes d'articu-- lation respectifs, ce qui a pour effet de les faire pi'vo- ter en sens inverse et, au moment o la force exercée par ce vérin atteint la valeur convenable, de sectionner la barre théoriquement dans un plan qui, perpendiculaire aux trois axes précités, coïncide avec le petit intervalle qui sépare axialement les deux mâchoires l'une de l'autre-. Il est évident que la rupture ou la cassure d'une pièce ainsi tenue par ces éléments-pivotants résulte nécessaire- ment d'une combinaison de deux efforts de cisaillement, l'un linéaire et l'autre de torsion, le rapport entre ces efforts dépendant de dimensions apparemment constantes telles que la distance qui sépare l'un de l'autre les axes d'articulation des deux bras et leur longueur. La présente invention est basée sur l'idée générale qu'en combinant de façon déterminée deux efforts de cisaillement, l'un linéaire et l'autre de torsion, il est possible de mieux cisailler une pièce et notamment que l'application réglée de l'effort précité de torsion au début du processus facilite la détermination d'un plan de clivage avant l'exécution effective du cisaillement. La présente invention concerne donc d'abord un procédé pour cisailler une pièce en deux temps successifs, c'est-à-dire d'abord en exerçant sur elle un couple autour d'un axe perpendiculaire au plan désiré de clivage ou de cisaillement, ensuite en exerçant sur elle un effort linéaire dans ce plan. Il est préférable d'appliquer ce procédé au moyen de deux matrices ou mâchoires rapprochées qui tiennent la pièce de part et d'autre du plan de clivage ou de cisaille- mentt le couple de torsion étant exercé au cours du premier temps autour d'un axe qui passe par le centre de surface d'une section droite de la pièce. Le support de la pièce peut être assuré de maniè- re qu'au cours du premier temps du procédé précité s'exerce sur- tout sur elle le couple de torsion mais aussi un effort moindre de cisaillement linéaire,alors qu'au cours du deuxième temps, le couple précité est moins fort alors que l'effort linéaire de cisaillement est plus fort. La présente invention concerne aussi une cisailleuse destinée à appliquer le procédé précité. Cette machine peut comporter deux bras de levier qui, pivotant autour d'axes parallèles, supportent chacun une mâchoire destin6e à enserrer l'un des deux tronçons de la pièce à sectionner. Les axes d'articulation ou pivots de ces deux bras peuvent coulisser sur une distance que limitent des butées, de préférence réglables; au cours du premier temps du procédé, ces pivots coulissent jusqu'à entrer en contact avec les butées précitées qui les immobilisent au cours du second temps. Il est possible d'opposer, au mouve- ment coulissant précité des axes d'articulation des bras, une résistance qui, au cours du premier temps du procédé, détermine le rapport entre le couple de torsion et l'effort linéaire de cisaillement. Les trajets suivis par les. deux axes d'articula- tion des bras précités au cours de leur mouvement coulissant peuvent être parallèles et sont de préférence dans le pro- longement l'un de l'autre. La cisailleuse peut aussi com- porter un coulisseau qui, en entrant en contact avec au moins l'une des extrémités des bras de levier qui supportent les mâchoires, provoque le déplacement de ces bras l'un par rapport & l'autre au cours des deux temps du procédé. Il est préférable que ce coulisseau porte contre les deux bras de façon à les faire pivoter à l'opposé l'un de l'autre, et il est monté de manière à se déplacer le long d'un axe perpendiculaire à celui de la pièce à cisailler. Cette pièce est par exemple une tige ou une barre en fer ou en-étal non ferreux, pleine ou creuse à section ronde ou polygonale maïs ayant un axe de symétrie. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexes à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 représente en plan une des faces extrêmes d'une cisailleuse selon l'invention;. la figure 2, analogue à la précédente, repré- sente son autre face extrême dont la plaque de fermeture a été enlevée de façon à faire voir en coupe certaines des pièces internes de la machine, et la figure 3 représente en perspective une autre cisailleuse selon l'invention. La cisailleuse en question forme intérieure- ment une chambre que délimitent des plaques extrêmes. planes 1 et 2 maintenues à distance au moyen de vis 3 vis- sées dans des trous taraudés 4 de la plaque 2. Ces plaques 1 et 2 sont percées de boutonnières oblongues 5 destinées au passage d'une pièce 6 à section carrée. Dans la cisailleuse, la pièce est tenue par deux mandrins 7, 11 percés chacun à cet effet d'un trou carré destiné au passage de cette dernière. Les-mandrins repré- sentés sont monoblocs,mais ils peuvent comporter plusieurs mors. Le premier 7 est -monté dans la tête ronde 8 d'un bras 9 dont l'autre extrémité 10 est ronde, L'autre mandrin 11 est visible sur la figure 1 mais pas sur la figure 2, car il s'y trouve juste derrière le premier 7 dans la direction correspondant à l'axe 12 de la pièce 6, position dans laquelle le maintient la tête ronde 13 d'un second bras 14 dont l'autre extrémité 15 est ronde, On con- nait de nombreuses façons pour que la tête. de chacun de ces bras enserre le mandrin correspondant en l'im- mobilisant par rapport à elle, par exemple à l'aide d'une bague de serrage 35, comme le montre la figure 3. Les extrémités rondes 10 et 15 des deux bras 9 et 14 s'emboîtent dans des cuvettes de forme complémentaire inté- rieurement formées par des pistons 16 et 17 en permettant ainsi à ces bras 9 et 14 de pivoter autour d'axes 18 et 19 qui sont parallèles l'un à l'autre ainsi qu'à l'axe 12 de la pièce 6. Ces pistons 16 et 17 peuvent coulisser dans des cavités coaxiales 20 et 21, la référence 22 indiquant leur axe commun. Ces cavités 20 et 21 contiennent des vis 23 qui font fonction de butées pour permettre de limiter la course des pistons 16 et 17. Ces cavités sont également remplies d'un liquide sous pression que des conduits 24 et 25 et des appareils de robinetterie 26 acheminent à partir de sources 27, le réglage ou la commande de ces appareils 26 permettant ainsi de faire varier la résistance qui s'op- pose au mouvement coulissant des pistons 16 et 17. Une fois la pièce 6 en place, tenue par les mandrins 7 et 11, la force nécessaire à son cisaillement est engendrée par un coulisseau 28 logé dans un guide cylindrique 29 que supporte la plaque extrême 2 et qu'empêche de tourner un tenon coulissant dans une boutonnière 30. Ce coulisseau 28 entre simultanément en contact avec les têtes 8 et 13 des bras 9 et 14. Au cours du premier temps du procédé selon l'invention, il descend en forçant les pis-- tons 16 et 17 à s'écarter l'un de l'autre dans leurs loge- ments respectifs 20 et 21, ce qui a pour effet de tordre fortement la pièce autour de son axe 12 en même temps que s'exerce sur elle un effort de cisaillement suivant un axe parallèle au mouvement du coulisseau.Ce dernier effort est déterminé par la résistance qu'oppose au mouvement des pistons 16 et 17 la pression hydraulique correspondant notamment au réglage des appareils de robinetterie 26. Lorsque les pistons 16 et 17 entrent en contact avec les butées 23, les axes d'articulation 18 et 19 des bras 9 et 14 s'immobilisent, et-l'on passe alors au deuxième temps du procédé selon l'invention, deuxi.èe. temps pendant lequel les mandri'ns 7 et 11 exercent sur la pièce 6 surtout un effort de cisaillement linéaire ainsi qu'un moindre couple de torsion qui dépend essentiellement de la conformation géométrique ronde des bras. qui supportent les mandrins. Une fois la pièce sectionnée, les têtes 8 et 13 de ces bras peuvent venir reposer sur un patin élastique 3.1 que supporte la face extrême 1 de la cisailleuse; des ressorts de compression 32 ramènent alors. ces bras à leur position primitive que déterminent des vis de calage 33. Il est évident qu'à.chaque cycle de fonctionne- ment de la cisailleuse des figures 1 et 2, la pièce 6 doit descendre d'un bloc pendant son cisaillement, pui.s remonter en vue du cisaillement suivant. Ce mouvement vertical ininterrompu de la pièce peut présenter des inconvénients, notamment si elle est longue. La cisailleuse de la figure 3 permet d'éviter ce mouvement de la pièce. Dans cette machine, les mandrins 7 et 11 (ce dernier n'étant pas visible) sont montés comme précédemment dans les têtes 8 et 13 des bras 9 et 14, la figure 3 montrant la bague précitée de serrage 35 qui immobilise le mandrin 7 par rapport à la tête 8 (une bague analogue non représentée immobilise le mandrin Il par rapport à la tête 13 de l'au- tre bras). Au cours du fonctionnement de cette cisailleuse, les têtes 8 et 13 des bras 9 et 14 sont constamment en contact avec la surface supérieure 36 dl'une base immobile 37 de sorte que l'axe 12 de la pièce est toujours au -même niveau. A cette fin, les extrémités postérieures 15 et 10. des bras 14 et 9 sont respectivement montées sur des barres 38 et 39 qui font fonction de pivots et peuvent coulisser respectivement dans des rainures horizontales 40 et 41 que forment intérieurement des rebords latéraux 42 et 43 d'une armature 44. Cette dernière comporte aussi des pièces d'espacement 45, des longerons 46 et des plaques extrêmes 47. De chaque côté de l'armature 44, ses rebords 42 et 43 délimitent entre eux une glissière verticale dans laquelle coulisse exactement une plaque perforée 48 que supporte la base 37. Sur la figure 3, l'armature 44 et la base 37 sont l'une par rapport à l'autre dans les positions qu'elles occupent au moment o le cisaillement va commencer, c'est-à-dire que la distance qui les sépare verticalement est la plus grande possible. Pour cisailler la pièce 6, un vérin 50 dont la fonction est analogue à celle du coulisseau 28 des figures 1 et 2. descend verticalement et entre en contact avec les surfaces supérieures de l'ar- mature 44 en la forçant à descendre par rapport à la base 37. Les plaques 48 coulissent donc dans leurs glissières en- tre les rebords 42 et 43 de l'armature, leurs bords supé- rieurs 51 se rapprochant du niveau de ceux 52 de ces rebords. Pendant la première partie de la descente de l'armature 44, les pivots 38 et 39 peuvent coulisser librement et horizontalement vers l'extérieur dans leurs rainures 40 et 41. Cela a pour effet de tordre fortement, autour de son axe 12, la pièce 6 que tiennent les mandrins 7 et 11, en même temps que s'exerce sur elle un effort relativement faible de cisaillement suivant un axe parallèle à celui du mouvement du vérin 50, cet effort correspondant à la résistance qu'opposent des ressorts réglables 53 en polyuréthanne au mouvement coulissant des barres ou pivots 38 et 39. Comme précédemment, le premier temps de l'opéra- tion de cisaillement se termine au moment o ces pivots 38 et 39 entrent en contact avec des butées réglables 54, après quoi la poursuite de la descente. de l'armature 44 a surtout pour effet de cisailler la pièce 6.A la fin de l'opération, l'extrémité sectionnée de cette pièce tombe en sortant de la cisailleuse par le trou de la plaque 48, le vérin 50 remonte et les ressorts 53 ramènent l'armature 44 dans sa position de la figure 3 par rapport à la base 37. On fait alors avancer axialement la pièce 6 dans les mandrins 7 et Il afin de pouvoir la tronçonner de nouveau. D'après les essais. effectuéa, il semble qu'au cours du premier temps du procédé selon l'invention, l'effort de torsion exercé sur la pièce tende à l'affabl$r dans un plan transversal très précisément déterminé, de sorte qu'elle se casse facilement en deux dans ce plan au cours du second temps du procédé selon l'invention, temps au cours duquel s'exerce sur elle un effort linéaire de cisaillement. Il s'avère aussi que le premier temps de ce procédé ne deman- de pas une grande dépense d'énergie et qu'en affaiblissant la pièce il permet à une cisailleuse d'une puissance donnée d'affranchir ou de tronçonner des pièces dont la section est plus grande que celle des pièces qu'elle pourrait tronçonner si elle n'exécutait que le second temps du procédé selon l'invention. Il est intéressant de pouvoir facilement modifier la position de chaque-mandrin dans le bras qui le supporte, par exemple de manière à. donner aux diagonales de la section carrée de la piece représentée sur les figures une autre orientation que verticale ou horizontale. Cela est facile si les mandrins et leurs bras de support sont assujettis l'un à l'autre au moyen de bagues de serrage comme celle/35, que montre la figure 3, et pour lesenclencher de manière efficace, chaque mandrin peut comporter une surface mâle tronconique qui entre en contact avec une surface femelle complémentaire (non représentée e)du bras corres- pondant. Dans la description précédente, les pièces représentées ont une section polygonale, ce qui permet de les emboiter efficacement dans les mandrins de la cisailleu- se, mais la présente invention s'applique aussi pour des pièces à section circulaire. Dans ce cas, il peut être nécessaire de faire enserrer la pièce par les mandrins. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses autres modifications peuvent être apportées aux cisailleuses décrites et représentées. REVEND ICAT IONS 1. Procédé pour sélectionner une piece, carac- térisé en ce qu'il comporte deux temps: le premier au cours duquel la pièce (6) est soumise à un effort considérable de torsion autour d'un axe (12) perpendiculaire au plan désiré de cisaillement; et le second au cours duquel elle est soumise à un effort de torsion moindre mass aussi à un effort linéaire considérable de cisaillement dans ce plan. 2. Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que deux mandrins (7, 11), rapprochés l'un de l'autre et situés de part et d'autre du plan de cisaille- ment, tiennent la pièce (6) d'un bout à l'autre, 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au cours du premier temps la pièce est surtout soumise à un effort de torsion mais aussi à un effort linéaire moindre de cisaillement, alors qu'au cours du deu- xième temps elle est soumise surtout a un effort linéaire de cisaillement mais aussi à un effort moindre de torsion. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au moins au cours du premier temps, la pièce est maintenue de façon que l'axe (12) autour duquel elle est soumise à l'effort de torsion reste pratiquement au même emplacement pendant toute l'application du procédé. 5. Cisailleuse destinée à l'application du procé- dé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte deux bras de levier (9,14) capables de pivoter autour d'axes parallèles (18,19) ; chacun de ces bras supporte un miandrin (7 ou 11) destiné à tenir la pièce i et les bras. d'articulation (18,19) des deux bras (9,14) peuvent se déplacer en couligsant au cours du pre- mier temps du procédé, des butées (23) arrêtant leur mouve- ment coulissant au cours du second temps de. ce.procédé. 6. Cisailleuse selon la revendication 5, caractérisée en ce que les butées (23) sont réglables de façon à permettre de faire varier l'amplitude du mouve- ment coulissant des axes d'articulation (18, 19) des bras (9, 14). 7. Cisailleuse selon la revendication 5, carac- térisée en ce qu'elle comporte un dispositif réglable (27; 24, 25, 26) capable de résister au mouvement coulis- sant des axes d'articulation (18, 19) des bras (9, 14) afin de déterminer la valeur du couple de torsion qui s'exerce sur la pièce (6) au cours du premier temps du procédé. 8. Cisailleuse selon la revendication 5, carac- térisée en ce que les trajets suivis par les deux axes d'articulation (18, 19) des bras au cours de leur mouve- ment coulissant sont parallèles. 9. Cisailleuse selon la revendication 8, caractérisée en ce que les trajets suivant lesquels coulis- sent lesdits axes d'articulation (18, 19) sont dans le prolongement l'un de l'autre. 10. Cisailleuse selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un coulisseau (28> monté de manière à entrer en contact avec l'extrémité porte-mandrin (8 ou 13) de l'un au moins des bras de levier (9, 14) afin de faire se déplacer ces bras (9, 14) l'un par rapport à l'autre au cours des deux temps du procédé. 11. Cisailleuse selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte une base (37) suppor- tant une armature (44) capable de coulisser par rapport à elle parallèlement au plan désiré de cisaillement; cette armature (44) supporte les axes d'arti- culation (38, 39) des bras de levier (9, 14); et les extrémités portemandrin (8, i3) de ces bras de levier restent en contact avec la base (37) pendant le fonctionnement de la cisailleuse de façon à maintenir pratiquement à la même place l'axe (12) de la pièce (6) pendant toute l'opération.