Brevet FR2495511A1 — publié le 19820611

La présente invention concerne le travail des métaux par déformation et a notamment pour objet un procédé et un outil pour ltexécution d'un filetage élastiquement défor- mable comportant dans son profil une cavité héliccrdale fermée, par déformation plastique du métal d'uneébauche à ltétat froid. L'invention peut être utilisée avec le plus d'effi- cacité pour l'exécution de filetages élastiques dans des orifices de petit diamètre (par exemple moinsde8mm) et dans des trous borgnes en butée. Les procédés utilisés largement à ltheure actuelle pour l'exécution de filetaggpar déformation plastique du métal de l'ébauche, en particulier par roulage (voir, par exemple, Pisarevsky M.I. "Nakatyvanie tochnykh rezb i shlitsevl 1968, Mashgiz, M.-L.), possèdent des avantages incontestables tels que : rendement élevé, économie de métal, grande résistance mécanique des filetages obtenus, mais présentent en même temps des inconvénients considérables, parmi lesquels il convient de citer en premier lieu les exigences de tolérence dimensionnelle sévères auxquelles doit satisfaire l'ébauche pour éviter le coincement de l'outil lors de l'exécution de filetages dans des trous,d'une part, et les efforts considéralbles auxquels est soumis l'outil lors de la formation de filets dans des orifices de faible diamètre, d'autre part. On connatt un procédé d'exécution d'un filetage élastique comportant dans son profil une cavité hélicoidale, faisant l'objet du brevet japonais NO 48-20977, publié le 25.06.1973. Ce procédé comporte exécution préalable d'une encoche hélicoldale sur la pièce brute, suivie d'une déformation plastique des parois de ladite encoche par un outil à fileter. Ledit outil est disposé de telle sorte que les sommets de son profil coïncident avec ceux du profil de l'encoche hélicoidale. Ensuite on enfonce l'outil dans les sommets de l'encoche hélicoidale en déformant ainsi ses parois et en obtenant un filetage avec une cavité iséL ..e.a fermée dans le profil du filetage. Le filetage obtenu par ce procédé permet, gracie à la cavité Xélice dale fermée ménagée dans le profil du filetage, d'élargir la tolérance dimensionnelle de l'ébauche, de réduire les efforts de filetage ag-ssant sur l'outil et d'éviter le coincement dudit outil au cours de l'exécution des filets intérieurs par roulage Cependant, les contrôles expérimentaux qui ont été effectués ont montré qu'en exécutant le filetage par ledit procédé on n'arrive pas à obtenir des paramètres d'élasticité stables dans ledit filetage,à cause du décalage de ladite cavité par rapport à l'axe du prof du filetage. D'autre part, lorsque l'outil s'enfonce dans les sommets de l'encoche hélicoldale, les efforts de taraudage restent tout de même considérables à cause du caractère de l'écoulement du métal. Le métal est repoussé en direction de l'outil à fileter, perpendiculairement à l'axe de la pièce, et vient ainsi remplir lue profil de l'outil. On connatt un outil à fileter par roulage (voir le brevet USA iJ 3069940), comportant des molettes disposées régulièrement suivant une circonférence dans un corps possédant une partie d'engagement dans l'orifice à fileter. Les axes des molettes sont inclinés par rapport à l'axe du corps sous un angle égal à l'angle de montée de la ligne hélicoldale du filetage à exécuter. Pour obtenir le filetage élastique précité à l'aide d'un tel outil par déformation plastique des parois d'une encoche hélicofdale exécutée préalablement, on doit monter l'outil de façon que les sommets de son profil coincident avec les sommets du profil de ladite encoche hélicoidale. Une telle position peut être assurée par exemple à l'aide du système machine-centreur-outil-pièce, en réglant celuici pour une liaison cinématique rigide de l'outil et de la pièce. Mais ceci complique sensiblement la mise en oeuvre du procédé. D'autre part, dans les systèmes machine-centreuroutii-pièce existants, il est assez difficile d'assurer une liaison suffisamment rigide de l'outil et de la pièce et par conséquent, la cavité ménagée dans le profil du filetage à obtenir sera décalée par rapport à l'axe dudit profil et, pour cette raison, les paramètres d'élasticité du filetage ne seront pas stables. L'invention vise par conséquent un procédé d'exécution d'un filetage élastique comportant dans son profil une cavité hélicoldale ferméeFinsi qu'un ol àfileXr par roulage pour la mise en oeuvre dudit procédé, qui assureraient la stabilité des propriétés élastiques du filetage et permettraient de réduire les efforts de filetage. Ce problème est résolu du fait que le procédé d'exécution d'un filetage comportant dans son profil une cavité hélicoidale fermée, par déformation plastique des parois d'un encoche hélicoldale préalablement pratiquée à l'aide d'un outil de filetage, est caractérisé, selon l'invention, en ce que l'encoche hélicoldale est une encoche à au moins deux entrées dont le est égal à celui du filetage à exécuter, l'une desdites entrées servant à guider l'outil de taraudage qui, au cours de la déformation de l'encoche hélicoidale, transforme chacune des autres entrées en une cavité située à l'intérieur du profil des filets. Ceci permet d'accrottre la stabilité des propriétés élastiques des filets, parce que, dans le cas considéré, la cavité sera disposée symétriquement à l'axe du profil des filets. Outre ceci, en déformant les filets par un tel procédé, on modifie le caractère de l'écoulement du métal le long du profil des filets et, comme l'ont montré les études expérimentales de l'état de contrainte et de déformation du métal dans la zone du profil des filets, le filetage est exécuté dans des conditons de déformation et de contraintes plus faibles dans le métal, ce qui veut dire qu'il exige des efforts de taraudage moindres. Le problème exposé plus haut est aussi résolu en ce que l'outil pour l'exécution de filets par roulage pour la mise en oeuvre du procédé, objet de l'invention, du type comprenant des molettes à éléments de filetage annulaires, disposées régulièrement suivant une circonférence dans un corps comportant une partie d'engagement dans l'orifice à fileter, est caractérisé, selon l'invention, en ce que, avant lesdites molettes, du caté de ladite partie d'engagement du corps, sont disposés régulièrement, suivant une circonférence, des galets de -cannelage à éléments de P cannelage annulaires dont le pas est égal à n , est le pas de filets à obtenir par roulage, n 8 > 2 est le nombre d'entrées de l'encoche hélicovdale. Un tel outil permet d'accroitre la stabilité des propriétés élastiques des filets, parce que, selon le procédé conforme à l'invention, en se déplaçant sur une des entrées de l'encoche hélicordale, il transforme l'autre entrée,ou les autres entrées, en au mois une cavité hélicoIdale disposée en stricte symétrique par rapport à l'axe du profil des filets. Dans ces conditions, il est évident que les efforts de taraudage seront négligeables. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description, qui va suivre, de modes de réalisation non limitatifs illustrés par les dessins annexés dans lesquel - la figure 1 représente schématiquement le processus conforme à l'invention de déformation plastique des parois de l'encoche hélicoldale à deux entrée usinées préalablement - la figure 2 représente une vue fragmentaire du profil des filets obtenus en déformant les parois d'une encoche hélicoldale à trois entrées - la figure 3 représente schématiquement une vue d'ensemble de l'outil pour la réalisation de filets par roulage conformément au procédé de l'invention - la figure 4 représente l'outil de la figure 3, vu du côté de la partie d'engagement du corps de l'outil dans l'orifice à fileter. Le filetage selon le procédé faisant l'objet de l'invention s'effectue comme suit. On réalise préalablement sur la pièce brute, par une méthode connue, une encoche hélicoTdale à au moins deux entrées dont le pas est égal à celui des filets à obtenir. Ensuite on déforme les parois del'encoche ainsi préparée, en utilisant pour cela un outil à tarauder qui, en se déplaçant suivant l'une des entrées, transforme chacune des autres entrées en une cavité située à l'intérieur du profil des filets. Le procédé est illustré ci-dessous par la description d'un exemple de réalisation concret mais non limitatif d'un filetage intérieur élastiquement déformable M18 x 1,5~6H (figure 1). Dans l'orifice d'une pièce 1 en acier de nuance St.20, on a préalablement exécuté par roulage, à l'aide d'un taraud sans enlèvement de copeaux, une encoche hélicoldale à deux entrées dont le pas était de 1,5 mm. Puis on a vissé dans l'orifice un taraud 2 sans enlèvement de copeaux M18 x 1,5 pour trous borgnes, suivant la norme GOST 18840-13. L'une des entrées servait à guider le taraud, et la seconde, qui.nétait pas en contact avec l'outil, se transformait, au cours de la déformation des parois de l'encoche, en une cavité 3 disposée symétriquement par rapport à l'axe du profil des filets exécutés. Il est évident que dans le cas d'une encoche héli cotidale à plus de deux entrées, le processus d'exécution du filetage est analogue. Si, par exemple, l'encoche est à trois entrées, au cours de la déformation de ses parois il se forme dans le profil des filets deux cavités 3' symétriques par rapport à l'axe du profil des filets (figure 2). Si l'encoche est à quatre entrées, on obtient trois cavités, et ainsi de suite La position symétrique de la cavité ou des cavités dans le profil des filets assure la stabilité des propriétés élastiques du filetage exécuté. En outre, comme l'on montré les études expérimentales de l'état de contrainte et de déformation du métal dans la zone du profil des filets, le taraudage s'accompagne de déformatiorset de contraintes plus faibles dans le métal, et par conséquent, d'une diminution des efforts de taraudage. Ceci est dt au caractère plus favorable de l'écoulement du métal (le long du profil des filets). En réalisant une encoche hélicoldale à plus de deux entrées, on arrive à augmenter l'élasticité du profil des filets et à modérer les exigences quant à la tolérence dimensionnelle de l'ébauche, ainsi qu'à diminuer encore plus les efforts de taraudage agissant sur l'outil, ce qui assure les conditions les plus favorables à l'exé- cution de filets dans des orifices de petit diamètre(par exemple, moins de 8 mm).Il faut ajouter que la haute élasticité du profil des filets favorise une répartition plus régulière de la charge entre les filets dans la jonction filetée. Comme on l'a vu dans l'exemple concret de réalisation décrit dans ce qui précède, l'exécution du filetage élastique àl'aidede deux outils complique quelque peu le processus et augmente sa durée. Il est plus rationnel de mettre en oeuvre le procédé à l'aide de l'outil à fileter par roulage mis au point par les auteurs de la présente invention et représenté sur les figures 3 et 4. Cet outil comporte un corps 4 comportant une partie 5 d'engagement dans l'orifice à fileter, ainsi que des galets d'encochement 6 et des molettes de filetage 7 disposés régulièrement suivant des circonférences respectives dans ledit corps 4. Les galets d'encochement 6 sont montés dans le corps 4 avant les molettes 7, du ctté de la partie d'engagement 5, et comportent un encochement annulaire dont le pas est égal à s où P est le pas du filet à obtenir par roulage, n a 2 est le nombre d'entrées de l'encoche hélicoldale. Dans le cas considéré, il s'agit d'un outil dont les galets d'encochement 6 forment une encoche hélicoldale à deux entrées (c'est-à-dire n = 2). Les molettes 7 comportent des filets annulaires dont le pas est égal à celui du filetage à obtenir. Les axes des galets d'èncochement 6 et des molettes 7 sont inclinés par rapport à l'axe du corps 4 (ce dernier étant en l'occurrence cylindrique) sous un anglé égal à celui de montée de la ligne hélicoldale du filetage. Le taraudage à l'aide de l'outil revendiqué se fait de la manière suivante. Les galets d'encochement 6 se déplaçant dans le trou de la pièce par auto-entratnement forment préalablement une encoche hélicoldale à deux entrées et à pas égal à celui du filetage annulaire des molettes 7. La formation de l'encoche hélicoldale à deux entrées s'explique par le fait que le profil de l'encoche hélicoïdal présente un pas deux fois plus. petit. Après la formation de l'encoche hélicoldale,entrent en jeu les molettes 7, L'une des entrées de l'encoche hélicordale est utilisée pour guider les molettes de filetage 7 qui viennent après les galets d'encochement 6 et qui, en déformant les parois de l'encoche hélicoldale, transforment la seconde entrée en une cavité symétrique par rapport à l'axe du profil des filets. Il est évident que l'exécution du filetage élastique à l'aide de cet outil devient plus simple et moins longue. Il est non moins évident qu'un tel principe d'exécution d'un filetage suivant une encoche à entrées multiples exécutée préalablement peut autre utilisé pour exécuter non seulement des filetages intérieurs, mais aussi des filetages extérieurs. Bien entendu, l'invention noest 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 de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé d'exécution d'un filetage élastiquement déformable comportant dans son profil une cavité hélicordale fermée, par déformation plastique des parois d'une encoche hélicoldale réalisée préalablement au moyen d'un outil à fileter, caractérisé en ce que ladite encoche hélicordale est une encoche à au moins deux entrées dont le pas est égal à celui du filetage à obtenir, l'une desdites entrées servant à guider l'outil à fileter (2) qui, en déformant les parois de l'encoche hélicovdale, transforme chacune des autres entrées en une cavité hélicoldale fermée (3) située à l'intérieur du profil du filetage. 2. Outil à fileter par roulage pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, tu type comprenant des molettes de filetage à filets annulaires, disposées régulièrement suivant une circonférence dans un corps comportant une partie d'engagement dans l'orifice à fileter, caractérisé en ce que,amt lettes molettes, du côté de ladite partie d'engagement dudit corps, sont montés régulièrement, suivant une circonférence, des galets d'encochement à filets P annulaires, dont le pas est égal à n' où P est le pas du filetageàobtenir par roulage, n > 2 est le nombre d'entrées de l'encoche hélicordale à réaliser. 3. Pièces filetées, caractérisées en ce que leur filetage est effectué conformément au procédé faisant l'objet de la revendication 1.