Brevet FR2525504A1 — publié le 19831028

Cage pour les trains à fabriquer par cintrage des profilés en "U" avec ailes non parallèles. La présente invention concerne une cage pour les trains à fabriquer par cintrage des profilés en U avec ailes non parallèles. On désigne ici par "profilés en U avec ailes non parallèles" des profilés obtenus par cintrage et présentant en section transversale une forme en U, dont les portions latérales (ailes) sont, en toute section transversale, sensiblement pernendiculaires à sa portion centrale (base), la largeur de celle-ci variant suivant la longueur du profilé. L'invention est avantageusement appliquée dans la production de différents ensembles métalliques recherchés par les constructeurs de matériels de transport et de machines agricoles, ainsi que par l'industrie du bâtiment. Elle présente le plus d'intérêt pour la fabrication d'éléments porteurs de camions et de véhicules remorqués et est aussi applicable pour la fabrication des glissières des protections routières ainsi que d'autres pièces analogues de longueur importante (supérieure à 2 m). A l'heure actuelle, les profilés en U avec ailes non parallèles s'obtiennent normalement par emboutissage dans des presses à l'aide de poinçons et de matrices. Cependant, cette technique est d'une productivité relativement faible et nécessite des aménagements compliqués. D'autre part, elle n'est applicable que pour la production des profilés en U d'une longueur ne dépassant pas 2 m du fait que l'emboutissage de longueurs plus importantes exige des presses de conception singulière qui, munies d'outils coûteux, sont très encombrantes. D'autre art encore, en cas d'emboutissage, on ne peut ras fabriquez en chaste ce oui est en contradiction avec les technoZosies modernes On considère comne le plus intéressant le procédé de !:rication des nièces considérées consistant à orofi- ler un feuillard dans la cage d'un train opérant par cintrage. Dans ce cas, Je profil de la pièce résultante est déterminé par le calibre des rouleaux formeurs dont cette cage est munie, On connaît, par exemple, une cage pour les trains à fabriquer des profilés en U avec ailes non parallèles à partir d'un feuillard trapézoidal, laquelle cage comprend deux rouleaux qui, disposés l'un au-dessus de l'autre, présentent chacun une surface fonctionnelle cylindrique et forment ensemble un calibre de section variable (voir "Rikaàku kenkjuse khokoku" "Report of the Tnstitute of Physical and Cbemical Re search - 1977 , vol. 49, n.6, pages 200-203). I-e rouleau supérieur présente une cannelure annulaire de largeur variable déterminant la largeur de la base du profilé en U à obtenir, pendant que le rouleau inférieur présente une saillie annulaire correspondante. Entre lesdites saillie et cannelure, il y a un jeu dont la dimension, mesurée le long de l'axe des rouleaux, varie pendant la rotation de ceux-ci en déterminant le profile de la pièce en cours de traitement. Cependant la longueur du profilé en tt obtenu à l'aide de cette ca?:e se limite à la longueur du cercle de roulement des outils (périmètre de la cannelure ou de la saillie annulaire du fait que le profilage de cbacun des feuillards se produit au cours d'une seule évolution complète des rouleaux.Dans ces conditions, pour obtenir des longueurs plus importantes, on est tenu d'augmenter considérablement le diamètre de la surface conformatrice (c'est-a-dire du cercle de roulement) desdits rouleaux, ce qui correspond à une augmentation de la teneur en métal et des dimensions de ceux-ci ct de la cage joute entière et, par ailleurs conduit à l'augmentation des quantités d'énergie consommées par le processus. Citons, à titre d'exemple, qu'un profilé en U de section variable et long de 6 m nécessite l'emploi d outils conformateurs avec diamètre du cercle de roulement de 2 m environ. Il est aussi à noter qu'en pratique on n'arrive pas à obtenir, à l'aide de cette cage, des profilés en U dont la longueur serait égale à celle du cercle de roulement. Ceci est dû au fait que, lors de la fabrication du rouleau supérieur, on doit prévoir sur sa surface fonctionnelle une rainure Jonaitudinale qui, ménagée de manière à séparer la plus large et la plus étroite portions de la cannelure annulaire, servirait à recevoir un outil de coupe. Cette rainure a pour effet de réduire la surface fonctionnelle du rouleau, celle qui détermine la longueur du profilé obtenir. Comme le décrit le document cité ci-dessus, une cage de ce type a un autre inconvénient se traduisant par un gaucbissement des ailes et de la base du profilé en cours de traitement. Notons aussi que la formation des ailes du profilé en U est due ici à la participation des deux rouleaux d'où une résistance accrue du métal formant feuillard à ltent- rée dans le calibre des rouleaux. De ce fait on est limité en ce qui concerne 1' épaisseur et les propriétés mécaniques des feuillards utilisés (en pratique, on n'arrive pas à profiler les épaisseurs supérieures à 4 min). D'autre part, on est aussi géné par les difficultés de caractère connu, relatives au synchronisme de rotation des deux rouleaux, car même un écart insignifiant entre leurs vitesses angulaires conduit au changement des jeux conformateurs des ailes et à l'apparition des ondulations sur les ailes résultantes. I'invention vise donc à remédier aux inconvénients décrits ci-dessus. L'invention a nour but de mettre au point une cage pour les trains à fabriquer par cintrage des profilés an U avec ailes non perallèles, dont les rouleaux permettraient, de rar leur conception nouvelle, dtoFte- nir des profiles en U de longueur considérable et indépendante du diametre de leur cercle de roulement. Selon l'invention, la caqe pour les trains à briquer par cintrage des profilés en V avec ailes non parallèles, est du tye cornDortant deux rouleaux qui présentent chacun une surface fonctionnelle cylindrique et forment ensemble un calibre de section variable, et elle est caractérisée en ce que la surface fonctionnelle d'un desdits rouleaux est lisse, alors que le deuxième rouleau présente des cannelures hélicoidales dites gauche et droite, la Jaugeur de chacune desdites cannelures correspondant à l'épaisseur du feuillard et sa profondeur étant au moins é;ale à la hauteur de l'aile respective du profilé à obtenir. Dans la cage infinie ci-dessus, le calibre de section variable est formé par la surface lisse d'un des rouleaux et Par les cannelures hélicoidales de l'autre. Dans ce cas. il suffit d'augmenter le nombre de spires des deux cannelures hélicoïdales pour qu'on puisse obtenir des profilés considérablement plus longs grâce à l'aut--mentation proportionnelle de la longueur du cercle de roulement des outils présentant toujours le même diamètre. Cet avantage permet de produire des profilés en U dont la longueur n'est plus fonction du diamètre des rouleaux et est déterminée , en principe, par le nombre de spires des cannelures hélicoidales susmentionnées. Un autre avantage de la cage conforme à l'invention résulte du fait que la formation des ailes du profilé en UT est due principalement à la participation d'un seul rouleau, celui notamment qui présente les cannelures hélicoïdales. Dans ces conditionstout écart éventuel entre les vitesses angulaires des rouleaux n'a aucun effet svar la grandeur du jeu conformateur des ailes, ce qui permet d'obtenir des profilés en U de qualit supérieure. En même temps, on opère en présence d'une plus faible résistance du métal formant feuillard a' l'entrée dans le calibre des rouleaux, d'o; une consommation réduite de l'énergie. Il est amntaseux de conformer la cage de l'invention à un des modes de réalisation caractérisé en ce qu'au moins une des cannelures hélicoidales susmentionnées est ménagée suivant un anGle d'hélice variable le long de l'axe du rouleau. Ceci permet d'obtenir des profilés en U dont au moins une aile est de forme curviligne. Ti est Pussi avantageux que la cage de l'invention soit conforme à un autre mode de réalisation selon lequel au moins une desdites cannelures héoicoldales est ménagée de manière à déboucher dans une cannelure anulaire disposée dans le plan parallèle à l'axe de déplacement du feuillard. Cette conception a l'avantage de permettre l'obtention de profilés en U dont au moins une aile présente une portion parallèle à l'axe du profilage. Comme il ressort clairement de la description ci-dessus, la cage conforme à 11 invention permet de produire des profilés en U dont la base à largeur variable peut s'associer non seulement aux ailes symétriques ou non par rapport à l'axe du profilage, mais aussi à celles dont la hauteur est la même ou différente. L'invention sera mieux comtwrise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaltront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'uxernples non limitatifs avec référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels:: la figure 1 est une vue d'ensemble d'une cage conforme a' l'invention servant a équiper les trains produisant par cintrage des profilés en t1 avec ailes non paralw lèles; la figure 2 représente la forme initiale d'un feuillard et celle qu'on lui a conférée avant de l'engager dans la cae conforme i l'invention; la fifre 3 illustre le processus de fabrication d'un profilé en U avec ailes non parallèles à partir d'un feuillard préformé; les figures de 4 à 6 illustrent les positions succensives des rouleaux qu'ils prennent lors du profilage d'un feuillard; (pour plus de simplicité, on n'a recours à la ligne continue que pour indiquer les portions des cannelures hélicoidales qui sont mises en jeu, le pointillé étant réservé pour toutes les portions restantes); la figure 7 représente les rouleaux de la cage conforme à l'inventinn en version caractérisée en ce que le rouleau supérieur présente des cannelures ménagées suivant un angle d'hélice variable; la figure 8 représente les rouleaux de la cage de l'invention dans le cas où les cannelures hélicoidales débouchent dans des cannelures annulaires;; les figures 9a i ed donnent plusieurs tynes de profilés en U qu'on peut obtenir à l'aide de la cage conforme à l'invention (le pointillé indique l'axe du profilage). la cage du train opérant par cintrage comporte un bâti 1 sur lequel sont montés deux rouleaux avec sur- face fonctionnelle cylindrique, dits infcrieur et supérieur et désignés respectivement en 2 et 4. le rouleau inférieur 2 est monté sur un arbre 3 pendant que le rouleau supérieur 4 l'est sur un arbre 5. le rouleau inférieur 2 présente une surface fonctionnelle lisse, mais le rouleau supérieur 4 présente deux cannelures hélicoi- dales 5 et 7 ménagées respectivement suivant une hélice à droite et suivant une hélice à gauche (figurant dans les développements ultérieurs comme cannelures héli- coidales droite 6 et gauche 7). les rouleaux 2 et 4 sont montés avec un jeu égal à ltépaisseur d'un feuillard 8 à profiler (figure 2) et, nar conséquent, à l'épaisseur de la basera d'un pro- filé en U 9 resultant (voir la figule ?). lors de la rotation reciproque, les rouleaux forment un calibre dont la dimension, mésurée suivant l'axe de ces rouleaux, varie comme il est prédéterminé pour la base ea. la largeur t (voir les figures 1 et 3) de chacune des cannelures 6 et 7 ménagées sur le rouleau 4 correspond à l'épaisseur du feuillard 8 alors que sa profondeur h est égale ou quelque peu supérieure à celle de l'aile respective 9b ou c du profilé 9 à obtenir.En l'occurrence, la profondeur des deux cannelures 6 et 7 est la même, ce qui permet de conférer aux ailes du profilé en U 9 une hauteur analogue, Pour obtenir un profilé en 11 avec ailes non parallèles à l'aide.de la cage décrite, on opère de la manière suivante. Aux abords, on recourt à une ou plusieurs cages indépendantes dans lesquelles un feuillard trapé zoidal 8 de dimensions prédéterminées est soumis au cintrage transversal pour obtenir un orofilé en U avec ailes obliques parallèles et avec un rayon de flexion relativement important (30-40 mm), tout comme représenté dans la figure 2. le feuillard 8 ainsi préformé est ensuite amené entre les rouleaux 2, 4, de la cage conforme a' l1inven- tion en sorte que les portions pliées de ce feuillard 8 s'engagent dans ] es cannelures hélicoïdeles 6 et 7 du rouleau 4 (voir la figure 3). lors de la rotation ultérieure des rouleaux 2 et 4, il se produit le dressage de la base 9a du profilé future 9 et, en même temps, la formation de ses ailes b et oc. lors de la formation desdites ailes 9b et Ce, on assiste au change ment de la distance séparant, c. chacune moment donné, les spires traveillantes des cannelures lDéli coldales 6 et 7 (voir les fit:res de 4 à 6), Frace à quoi la largeur de la base 9a varie, de manière prédéterminée, suivant la longueur du profilé en U 9. la formation d'un seul profilé en U 9 est due à plusieurs tours des rouleaux 2, 4. le nombre de tours est Eal au nombre de spires formant chacune des cannelures hélicoïdales 6 et 7. Il est évident pour l'homme de l'art que, en modifiant le nombre de spires des cannelures hélicoïdales 6 et 7 ou bien, ce qui revient au même, en modifiant l'angle d'hélice de celles-ci, on peut autre menter de manière voulue la longueur totale du cercle de roulement du rouleau 4, c'est-à-dire augmenter la lon tueur de chacune des spires tout en épargnant son diamètre.Cet avantage rermet, le diamètre des rouleaux 2 et 4 restant invariable, d'augmenter considérablement la longueur du profilé en U c à obtenir, cette longueur étant en 11 occurrence égale à celle du développement d'une des cannelures hélicoïdales 6 ou 7. Par exemple, le diamètre D du rouleau 4 étant égal à 350 mm, sa largeur étant de 550 mm et l'angle d'hélice des cannelures 6 et 7 étant de 1 4C', on n eut obtenir, pour chacune des cannelures, dix spires (n=10). Alors la longueur I du profilé en U résultant sera: T @@Dn = 3,14.350.10 = 11000 min = 10 m. Pour les raisons comparativges, disons que la cage de conception connue munie de rouleaux présentant des diamètres et des largeurs analogues rermet d'obtenir des profilés en ET dont la longueur n'est que de 1,1 m, c'est-è-dire 10 fois inférieure. Notons aussi que dans la cage de l'invention la longueur du profilé en U résultant peut être augmentée non seulement en diminuant l'angle d'hélice des cennelures hélicoïdales 6 et 7, mais aussi en augmentant la largeur de le surface fondtionnelle du rouleau 4 (et du rouleau 2. respoectivement), ce cui était impossible dans le cas de 13 cafe connue. Dcns la caee de l'invention, les cannelures 6 et 7 reu- vent être réalisée suivant les ailes d'élice égaux aussi bien que différents. Ceci permet d'obtenir des profilés en U présentent les ailes symétriques ou non nar raptaort à l'axe du profilage. Il est d'notre nart possible de réaliser une ou les deux cannelures 6, 7 suivant un angle d'hélice variable le long de l'axe du rouleau 4 (voir la figure 7). Ceci permet d'obtenir un profilé en U avec ailes de forme curviligne. Il peut s'avérer intéressant le mode de réalisation en conformité avec lequel une ou les deux cannelures hé- licofdales 6, 7 (voir la figure 8 ) débouchent dans une cannelure annulaire, respectivement 10 et 11, dont chacune est disposée dans un plan parallèle à l'axe de déplacement du feuillard 8 (axe du profilage). Cette cage permet d'obtenir des profilés en U dont les ailes ont une portion parallèle à l'axe du profilage. Les figures 9a à 9d donnent plusieurs tvoes de profilés en U pouvant être obtenus dans la cage selon l'invention, dont la base 9a de largeur variable est associée à: des ailes 9b et 9c symétriques (Figure 9a) des ailes c;b et 9c non symétriques (Figure 9b) des ailes 9b et 9c symétriques pie sentant des portions parallèles 9d et 9e (Figure 9c) et des ailes 9b et Ce curvilignes présentant des portions parallèles 9d et 9e (Figure 9d). Pour chacun de ces types de profilés en U, la bau- teur des ailes 9b et 90 peut être la même ou différente. Pour ce dernier cas, il suffit de ménager dans le rouleau 4 (figure 1) des cannelures hélicoïdales 6, 7 de profondeur différente. la cage décrite est simple au point de vue conception et permet de fabriquer en carne des profilés en U de logueur considérable à un renderent élevé. La qua litc des produits obtenus est remarguable. rien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. En particulier, elle comprend tots les moyens constituent des équivalents techniques des moyens décrits ainsi rue leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REX J.DICATIOftS 1. Cage pour )es trains à fabriquer car cintrage des profilés en r avec ailes non paralgèles, du tspe comportant deux rouleaux (2), (4) qui présentent chacun une surface fonctionnelle cylindrique et forment ensemble un calibre de section variable, laquelle cage est c a r a c t é r i s é e en ce que la surface fonctionnelle d'un desdits rouleaux (2) est lisse, alors que le deuxième rouleau (4) présente des cannelures hélicoldales (6) , (7) dites, respectivement, droite et gauche, la large tir de chacune desdites cannelures hélicoidales correspondent à l'épaisseur du feuillard (8) et sa profondeur étant au moins égale à la hauteur de l'aide respective (9b, 9c) du profilé (a) à obtenir. 2. Cage suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é e en ce qu'au moins une des cannelures hélicoidales (6 ou 7) est ménagée suivant un angle d'béliçe variable le long de l'axe du rouleau (4). 3. Cage suivant la revendication 1 ou 2, c a r a c t é r i s é e en ce qu'au moins une des cannelures hélicoidales (6 ou 7) débouche dans une cannelure annulaire (10 ou 11) disposée dans un plan parallèle à l'axe de déplacement du feuillard (8).