Brevet FR2495512A1 — publié le 19820611

La présente invention se rapporte au travail des métaux par déformation et a notamment pour objet un procédé et un outil pour la réalisation, sur une ébauche, d'un filetage élastique comportant une cavité hélicoidale fermée dans le profil des filets, par déformation plastique du métal à froid. L'invention peut entre utilisée avec succès pour l'exécution de filetages élastiques dans des trous dont le diamètre se situe entre le diamètre moyen et le diamètre extérieur du filetage à réaliser. L'invention peut être également utilisée avec succès pour restaurer un filetage dont la hauteur de la partie restante du profil constitue 20,ou moins, de la hauteur initiale (80po d'usure). Les procédés d'exécution d'un filetage par déformation plastique du métal d'une ébauche, en particulier par roulage, largement utilisés actuellement (voir par exemple Pisarevsky M.I. "Nakatyvanie tochnykh rezb i shlitsev", M.-L., Machgiz, 1968), tout en offrant des avantages incontestables tels que : rendement élevé, économie de métal, haute résistance des filets obtenus, présentent aussi certainsinconvénients, parmi lesquels il faut noter tout d'abord les exigences de tolérance dimensionnelle sévères auxquelles doit satisfaire l'ébauche pour prévenir le coincement de l'outil lors de itexécution du filetage dans le trou ,ainsi que les efforts de -filetage considérables agissant sur l'outil, ce qui est indésirable, en particulier, lors de l'exécution d'un filetage dans un trou de faible diamètre (moins de 8 mm). On connaît un procédé d'exécution d'un filetage élastique comportant une cavité hélicoSdale fermée dans le profil des filets (brevet d'invention Japon nO 4-20977 publié le 25.O.i973). Ledit procédé consiste-à exécuter au préalable sur l'ébauche une rainure hélicoidale et à réaliser ensuite une déformation plastique de ses parois au moyen d'un outil à fileter. On pratique la rainure hélicoidale de manière que sa profondeur soit comprise entre la moitié de la nauteur Q profil et la hauteur totale du profil au maximum. Pour exécuter le fletage, on enfonce l'outil dans les sommets de la rainure .élcoldale en déformant sus parois, de façon à obtenir un filetage avec une cavité iléiicoidaie fernée ins le profil des filets. Le filetage obtenu par ce procédé permet, trace à la présence de la cavité hélicoldale fermée dans le profil des filets, d'élargir la tolérance dimensionnelle de l'ébauche, de réduire les efforts de filetage agissant sur l'outil et d'exclure le coincent de l'outil lors de l'exécution de filets intérieurspar roulage. Cependant, lors de la déformation de la rainure héli- coldale, dont la profondeur a une valeur comprise entre la moitié de la hauteur du profil du filet et sa hauteur totale, mais ne dépasse pas cette dernière, la cavité formée à la suite de ladite déformation se situe aux sommets du profil du filetage et est limitée par la grandeur de ses saillies. En outre, aux sommets du profil des filets a lieu la déformation la plus intense du matériau de ébauche sous l'action de la partie de filetage de l'outil, et pour cette raisonRla cavité obtenue est étroite. Ceci ne permet pas d'augmenter sensiblement l'élasticité des filets, d'augmenter la marge de tolérance dimensionnelle de l'ébauche, de réduire le couple de torsion nécessaire à la rotation de l'outil lors du filetage. On connatt un outil à fileter consistant en un taraud pour l'exécution par roulage, dans des orifices, de fileta ges élastiques comportant une cavité hélicoïdale fermée dans le profil des filets (certificat d'auteur URSS n 25824 publié le ,0.09.78). Ledit taraud est exécuté sous forme de deux sections successives : une section de rainure et une section de filetage rigidement solidaires entre elles. Les saillies des profils des filets des deux sections sont réalisées suivant un même pas et sont décalées entre elles, suivant l'axe du taraud, d'un demi-pas au moins. En même temps, le diamètre extérieur des saillies de la section de rainurage ne dépasse pas le diamètre extérieur de la section de filetage. Pour obtenir un filetage élastique comportant une cavité hélicoidale fermée dans le profil des filets, on visse le taraud dans le trou à fileter. La première section (section de rainurage) pratique une rainure hélicoldale dont la profondeur a une valeur comprise entre la moitié de la hauteur du profil du filetage exécuté et la hauteur totale de celui-ci.Le taraud continuant de se déplacer, la section de filetage qui suit cette section de rainurage s'enfonce dans les sommets de la rainure hélicoidale et déforme ses parois de façon à former un filetage comportant une cavité hélicoSdale fermée dans le profil des filets. De même que dans le procédé décrit plus haut, le volume de la cavité ainsi ménagée dans les filets obtenus au moyen dudit taraud est limité par les dimensions des saillies du profil de ses filets, puisque la rainure hélicoldale pratiquée par la section de rainurage a une profondeur qui ne dépasse pas la hauteur totale du profil des filets obtenus. De plus, cette cavité se situe à l'endroit où la déformation du métal sous l'action de la section de filetage est la plus intense, et par conséquent, elle a une forme allongée dans le sens de l'axe du profil des filets .Comme souligné plus haut, tout ceci ne permet pas d'augmenter sensiblement l'élasticité des filets, d'augmenter la marge de tolérance dimensionnelle de l'ébauche et de réduire le couple de torsion lors de la rotation du taraud. L'invention vise par conséquent un procédé d'exécution de filetages élastiques comportant une cavité hélicoldale fermée dans le profil des filets, ainsi qu'un outil à fileter pour la mise en oeuvre dudit procédé, qui, grace à la disposition en profondeur de la cavité du profil des filets à obtenir, permettraient d'augmenter ltélasticité desdits filets, d'augmenter la marge de tolérance dimensionnelle de l'ébauche, ainsi que de réduire le couple de torsion nécessaire à la rotation de l'outil lors du filetage. Ce problème est résolu du fait que le procédé d'exécution, sur une ébauche, d'un filetage élastique comportant dans son profil une cavité hélicoldale fermée obtenue par déformation plastique des parois d'une rainure hélicoidale formée au préalable, est caractérisé, suivant l'invention, en ce qu'on exécute la rainure hélicordale de façon que sa profondeur dépasse en valeur la profondeur du creux des filets à obtenir, le volume du matériau de l'ébauche déplacé lors de l'exécution de la rainure hélicoldale correspondant au volume de la cavité nelicoSdale à l'intérieur du profil des filets à obtenir. Avec un tel procédé de filetage, les creux de la rainure hélicoldale formée au préalable se situent plus bas que les creux du filetage à obtenir et, de ce fait, ia cavité normée pendant la déformation plastique des parois de la rainure hélicordale se trouve décalée vers l'intérieur du profil du filetage à obtenir.De ce fait, la cavité est éloignée de l'endroit de déformation la plus intense de l'ébauche sous l'action de l'outil à fileter et, par conséquent, la forme et le volume de ladite cavité permettent d'augmenter considérablement l'élasticité des filets, d'augmenter la marge de tolérance (il est possible d'exécuter un filetage dans une ébauche dont les dimensions sont insuffisantes pour l'exécution d'un filetage par les procédés connus), ainsi que de réduire le coupla de torsion nécessaire à la rotation de l'outil lors du filetage. Le problème exposé plus haut est également résolu à l'aide d'un outil à fileter pour la mise en oeuvre dudit procédé, du type comportant une queue et une partie active composée de deux sections successives : une section de rainurage et une section de filetage, dont les saiM;es des profils de filetage sont disposées suivant un même pas mais décalées d'un demi-pas au moins, ledit outil étant caractérisé, suivant lUnvention, en ce que le diamètre extérieur de ladite section de rainurage dépasse le diamètre extérieur de ladite section de filetage. I1 est rationnel de disposer la section de rainurage avant la section de f letage,c'est-à-dire du c8té de la queue, ladite section de filetage ayant sa partie d'entrée situee du c8té de la section de rainurage. Selon une variante de réalisation de l'outil à fileter, lesdites sections de rainurage et de filetage peuvent être réalisées chacune sous forme de galets pourvus d'éléments de filetage annulaires disposés suivant Iln pas égal à celui du filetage à obtenir, et répartis régulièrement suivant une circonférence dans le corps de l'outil. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée, qui va suivre,de différents exemples de réalisation non limitatifs illustrés par les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement le processus de déformation plastique des parois de la rainure hélicoidale formée au préalable, suivant l'invention - la figure 2 représente schématiquement une vue d'ensemble de l'outil à fileter (taraud) - la figure 3 représente schématiquement une vue d'ensemble d'une variante de réalisation du taraud, dans lequel la section de rainurage est disposée avant la section de filetage, ctest-à-dire du c8té de la queue de l'outil - la figure 4 représente schématiquement une vue d'ensemble d'un autre mode de réalisation de l'outil à fileter, dans lequel les sections de ce dernier sont constituées de galets - la figure 5 représente schématiquement l'outil de la figure 4, vu du c8té de sa partie d'entrée. La réalisation des filets d'après le procédé conforme à l'invention s'effectue comme suit. Sur une ébauche a on pratique tout d'abord une rainure hélicoldale b dont le pas est égal à celui des pilets à obtenir et dont la profondeur dépasse celle du creux des filetas à obtenir. Le volume du matériau de l'ébauche déplacé ors de la réalisation de la rainure hélicoldale b doit correspondre sensiblement au -v-olllne de la cavité héliconc21e fermée c a l'intérieur du profil des filets à obtenir par dèforjation ultérieure des parois de ladite rainure hélicoidale b. Le vcle supplémentaire de matériau déplacé lors de l'exécution de la rainure dont la profondeur dépasse celle des creux du filetae à obtenir permet d'élargir la marge de tolérance dimensionnelle de l'ébauche et d'exécuter un filetage par exemple dans un trou dont le diamètre se situe entre les diamètres moyen et extérieur du filetage à obtenir. En outre, le procédé proposé peut être utilisé pour la retouche ou restauration d'un filetage dont la hauteur de la partie restante du profil constitue 20%, ou moins1 de ia hauteur initiale (80% d'usure). I1 est à noter que la cavité formée dans le profil des filets obtenus au moyen dudit procédé est plus volunineuse que dans les filets élastiques cornus et est éloignée de l'endroit de déformation la plus intense du matériau sous l'action de la partie de filetage de l'outil et, par conséquent, confère au profil des filets obtenus une élasticité plus grande et diminue le couple de torsion nécessaire au cours de l'exécution du filetage. L'outil à fileter servant à la mise en #uvre du procédé proposé (par exemple un taraud sans enlèvement de copeaux) conprend une queue 1 (figure 2) et une partie active 2 composée de deux sections : une section de rainurage 3 et une section de filetage 4 disposées successivement et dont le pas des saillies des profils de filetage est le même, lesdites sections étant décalées entre elles, le long de l'axe de l'outil, d'un demi-pas au moins. Le diamètre extérieur d1 de la section de rainurage 3 dépasse le diamètre extérieur d2 de la section de filetage 4. Suivant une variante ae réalisation, la section de rainurage 3 peut être disposée en avant de la section de filetage 4, du côté de la queue 1 (figure 3), cette dernière section ayant une partie d'entrée 5 disposée du côté ae la section de rainurage. Comme représenté sur les figures 4 et 5, les sections de rainurage et de filetage 3 et 4 de I'outil à fileter peuvent être exécutées sous forme de galets 7 et 8, respectivement, pourvus d'éléments de filetage annulaires dont le pas est égal au pas du filetage à obtenir, et disposés régulièrement dans le corps 6 suivant des circonférences respectives0 Sur les figures 4 et 5 est représenté un mode due réalisation d'un tel outil à fileter, dans lequel la section de rainurage 3 comportant les galets 6 se trouve avant la section de filetage 4 comportant les galets 7, du côté de la queue 1. I1 est évident qu'on peut réaliser une variante suivant laquelle les sections 3 et 4 comportant les galets 7 et 8 sont disposées dans l'ordre inverse, la section 4 comportant les galets 8 étant disposée avent la section 3 comportant les galets 7, du côté de la queue 1. L'exécution d'un filetage élastique dans un trou s'effectue comme suit; La section de rainurage 3 (figure 2) se déplace dans le trou de l'ébauche dans le sens axial et pratique une rainure hélicordale en soulevant une partie du matériau de la zone de l'ébauche se trouvant au-dessus du diamètre des filets à obtenir et en diminuant de ce fait le diamètre du trou de l'ébauche. Ensuite, entre en jeu la section de filetage 4 de l'outil, dont les sommets du profil de filetage sont décalés d'au moins un demi-pas par rapport aux sommets du profil de filetage de la section de rainurage 3. rl en résulte que la première saillie du profil de filetage de ia section de filetage 4 corncide avec la saillie de la rainure hélicoidale dès que ladite section 4 entre en jeu. En s'enfonçant,au cours du vissage de l'outil, dans les sommets du profil de la rainure hélicoidale, la section de filetage déforme les parois de cellc-ci, de sorte qu'on obtient un filetage comportant une cavité hélicoidale fermée disposée plus bas que les creux dudit filetage. Si l'on intervertit les sections 3 et ' (figures 3, 4), le processus ve filetage s'effectue comme suit. La section de filetage 4 se déplace dans le trou de 'ébauche dans le sens axial d'une manière libre si le diamètre du trou de l'ébauche est supérieur au diamètre extérieur des filets à obtenir, ou bien, si le diamètre dudit trou est inférieur au diamètre extérieur des filets à obtenir, elle est entraînée en rotation en formant un filetage de faible hauteur. La section de rainurage 3 qui suit la section de filetage 4 pratique une rainure hélicol dale en soulevant une partie du matériau de la zone disposée plus bas que le diamètre des filets à obtenir, et en diminuant de ce fait le diamètre du trou initial. Après le renversement du sens de rotation de l'outil ou de l'ébauche, l'outil commence a se dévisser, la section de rainurage S jouant alors le rôle d'un gabarit de filetage assurant ie guidage des sommets du profil de filetage de la section 4 strictement entre les creux de la rainure obtenue. Après dévissage complet du taraud, la rainure hélicoi- dalese trouve transformée en une cavité disposée dans le profil des filets obtenus. AInsi, lorsqu'on visse l'outil, on pratique dans l'ébauche une rainure hélicoidale, et lorsqu'on le dévisse, on obtient un filetage élastique. coutil proposé est commode à utiliser, notamment, lors de l'exécution de filetages élastiques dans des trous borgnes . I1 est évident qu'en cas de réalisation des sections de filetage et de rainurage 4 et 3 sous la forme de galets 8 et 7 à éléments de filetage circulaires dont le pas est égal au pas du filetage à obtenir et qui sont disposés suivant une circonférence dans le corps o, l'outil se comporte comme décrit plus haut. Un exemple concret mais non limitatif de réalisation de l'invention est décrit ci-après. Exemple. Cet exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention concerne la retouche ou restauration d'un filetage usé (@18x1,5) dans de l'acier de nuance 20,au moyen d'un taraud à deux sections travaillant sans enlèvement ae copeaux et dont la partie active de la première section (section de rainurage) a la géométrie suivante angle de profils = 50 diamètre extérieur d = 18,9 min valeur de l'émoussage du sommet du profil de la section de rainurage S = 0,2 mm. La partie active de la deuxième section est exécutée suivant la norme GOST 18842-73. Le diamètre intérieur des filets restant sur les écrous était égal à 17,6+0,1 (75su d'usure). L'exécution, dans de tels écrous, d'un filetage élastique comportant dans son profil une cavité hélicoidale fermée de dimensions standards, a été réalisée sur un tour (modèle 1 A616) en une seule passe du taraud, la vitesse de rotation de la broche du tour étant de 400 trlmin. On a utilisé un lubrifiant de la marque iP-1. On a effectué des études statistiques de la résistance statique du filetage retouché, dans les conditions où le matériau de la vis du boulon était beaucoup plus résistant que le matériau de l'écrou. Ces études ont montré que la résistance élastique des filets retouchés était de 1,9 fois supérieure à celle des filets avant l'usure. Il est évident que ce même principe d'exécution du filetage peut également être appliqué à l'exécution de filetages extérieurs. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits t 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 couvre 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'exé-cutIon1s une ébauche (a), d'un filetage élastiquement déformable colportant dans son profil une ca vie hélicoïdale fermée (c), par déformation plastique des parois d'une rainure hélicoldale (b) formée au préalable, caractérisé en ce que la profondeur de ladite rainure hélicoïdale réalisée au préalable est supérieure en valeur à la profondeur des creux du profil des filets à obtenir, le vo1W-e du matériau de l'ébauche (a) déplacé lors de l'exécution de ladite rainure hélicoïdale correspondant au volume de la cavité hélicoldale fermée devant être obtenue à l'intérieur du profil des filets à exécuter. 2, Outil à fileter pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, du type comportant une queue (1) et une partie active composée de deux sections : une section de rainurage (3) et une section de filetage (4), disposées successivement et dont le pas des saisies des profils de filetage respectifs est le même , lesdites sections étant décalées le long de l'axe de l'outil d'au moins un demi-pas l'une par rapport à l'autre, caractérisé en ce que le diamètre extérieur de la section de rainurage (3) dépasse le diamètre extérieur de la section dei--letage(4). 3. Outil à fileter suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la section de rainurage (3) est disposée avant la section de filetage (4), du côté de la queue (2) de l'outil, ladite section de filetage ayant une partie d'entrée (5) disposée du côté de ladite section de rainurage 4. Outil à fileter suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la section de rainurage (3) et la section de filetage (4) sont exécutées chacune sous forme de galets (7, 8) pourvus d'éléments de filetage annulaires dont le pas est égal au pas du filetage obtenir, et disposés régulièrement dans le corps (6) de l'outil suivant des circonférences respectives. 5. Pièces filetées, caractérisées en ce que leur filetage est obtenu par le procédé, objet de la revendication 1.