Brevet FR2539655A1 — publié le 19840727

Dispositif de façonnage-pe#fectionflé pour profiler un p Ç P P P anneau en tôle mince. La présente invention concerne un dispositif de façonnage perfectionné pour profiler un anneau en tôle mince à partir indifféremment d'une bande à plat ou d'une ébauche tubulaire cylindrique. De tels anneaux sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles pour constituer par exemple des "cercles" de renfort, des chemins de roulement, ou autres pour des enveloppes de révolution à utilisations multiples. Ces anneaux présentent des profilages relativement profonds qui sont principalement à l'origine de la difficulté rencontrée pour leur fabrication. Suivant une technique bien connue, l'enve- loppe est réalisée en deux demi-coquilles et chaque anneau en deux moitiés semi-circulaires obtenues par profilage à plat en oméga et par cintrage subséquent en demi-cercle. Les moitiés d'anneaux sont alors soudées par points sur les demi-coquilles et celles-ci sont équipées à l'intérieur, puis assemblées entre elles par soudure. Ensuite, des éclisses sont rivées de l'extérieur pour relier les deux moitiés de tous les anneaux sur lesquels sont positionnés, pointés et rivés des organes divers. L'inconvénient de cette technique connue, mise en oeuvre pour parvenir à une très grande précision de forme et de dimensions, réside dans la durée très longue de son exécution et dans la minutie que celle-ci requiert en imposant l'emploi de nombreux outillages de reprise pour le montage et l'assemblage, ainsi que l'intervention d'une main d'oeuvre hautement qualifiée. De plus, la fabrication des moitiés d'anneau qui en général sont en alliage léger, est trds délicate et aléatoire, un recuit étant en outre nécessaire entre chaque passe de façonnage. Finalement, le cott d'un tel anneau une fois qu'il est façonné, monté, fixé et équipé est très élevé. Par ailleurs, des essais effectués pour obtenir un anneau profilé complet par repoussage se sont soldés par un échec. Pourtant, si un tel anneau monolithique pouvait être facilement et rapidement façonné, les inconvénients exposés dans ce qui précède disparaîtraient et il en résulterait un gain très important sur le prix de revient de l'anneau, une simplification, une diminution du temps et une amélioration de la fabrication de l'ensemble dans lequel de tels anneaux sont intégrés, une réduction appréciable du coût de la production de cet ensemble. La présente invention vise ce but, en proposant un dispositif de façonnage perfectionné permettant de profiler un anneau complet- en tôle mince. Ce dispositif comporte, comme dans la technique connue précitée, deux molettes tournant en sens opposés l'une par rapport à l'autre. Mais dans cette technique qui ne permet qu'un profilage à plat, les molettes sont rigides et conformées complémentairement l'une à l'autre pour que le jeu qui subsiste entre elles corresponde à la section du profil final ou des profils intermédiaires des passes successives. Le dispositif de l'invention doit donc permettre de cintrer au fur et mesure qu'il profile, de façon à obtenir directement un anneau profilé à la forme et aux dimensions choisies pour la passe intermédiaire ou la passe finale. A cet effet, et conformément à l'invention, l'une des molettes est rigide et conformée sensiblement en correspondance avec le profil de la pièce annulaire à obtenir, tandis que l'autre molette comporte une jante en matériau déformable élastiquement contenu radialement par un moyen rigide et axialement par des collerettes de ce moyen susceptibles d'être en butée latérale glissante contre des épaulements de la molette rigide, la jante étant libre de fluer tangentiellement lors de sa déformation lui permettant d'épouser, à travers le métal de la bande ou virole première ou de l'ébauche intermédiaire, le profil cintré de ladite molette rigide dans la zone de contact suivant une localisation angulaire limitée ; un dispositif d'entrainement en rotation est relié à l'une quelconque au moins des molettes et un dispositif de rapprochement des deux molettes intervenant sous pression contrôlée. Il peut être avantageux que la pression appliquée par le dispositif de rapprochement (24) sur la ou les molettes déformables (13 à 15) est pilotée selon un programme établi en fonction de la forme de cintrage à obtenir (circulaire ; elliptique, oblong, ovale ... ; polygonal droit ou courbe). Le dispositif peut'également comporter des guides latéraux pour les bords de l'ébauche annulaire en cours de façonnage, ces guides définissant des plans perpendiculaires à l'axe de l'anneau fini. Chaque guide latéral peut être une plaque plane pour l'appui glissant des bords de l'ébauche considérée ou bien une couronne au moins partielle de galets fous, de préférence conformés en diabolos, pour l'appui tournant des bords de cette ébauche. Lorsqu'il s'agit de profilage annulaire d'une bande amenée à plat, le dispositif comporte, en outre, une platine plane s'étendant tangentiellement à la molette rigide près de l'extrémité d'alimentation de la partie déformée de la jante de la molette opposée, cette platine coopérant avec des guides latéraux dirigés orthogonalement aux axes des molettes pour l'appui glissant des bords de ladite bande. Ce dispositif de façonnage permet d'exécuter, au cours de la même opération de déformation continue, à la fois un profilage et un cintrage parfaitement contrôlés et d'une très grande précision. Ce façonnage est particulièrement efficace et très surprenant par ses dépassements inhabituels des limites de déformabilité ; ainsi, il n'est plus nécessaire d'utiliser de la tôle à l'état 0 (planée et recuite au four) et de procéder entre les passes successives à des traitements thermiques intermédiaires de recuit ; au contraire, et cela permet de réduire encore sensiblement le coût du taçonnage, il est possible d'employer des tôles à l'état standard ayant subi un laminage de finition, sans avoir recours à des recuits intermédiaires ; bien entendu, ces tôles sont profilées - cintrées de façon que la direction du laminage soit parallèle aux axes des molettes, mais il est encore surprenant de constater que le façonnage précité peut être exécuté sans risque de rupture de la soudure fermant la virole première, lorsque cette direction de laminage est perpendiculaire auxdits axes. Le façonnage est d'une précision exceptionnelle, tant en ce qui concerne la forme et les dimensions du profil obtenu, qu'en ce qui concerne le rayon de courbure instantané de l'anneau, au point que si celui-ci est cintré à partir d'une bande à plat, ses extrémités se rejoignent en parfait alignement tangentiel sans se chevaucher et que s'il est profilé au cintre de la virole première, la soudure de fermeture de celle-ci n'est pratiquement pas sollicitée. D'aille#urs, le réglage de cette courbure est très fin et fidèle simplement en intervenant sur la pression de rapprochement des molettes. En outre, il est intéressant de noter que la déformation est parfaitement maitrisée avec précision et répétition, puisque les trous de l'anneau profilé peuvent être prépercés dans la bande à plat ou la virole fermée d'origine, afin qu'ils soient situés après profilage-cintrage rigoureusement à l'emplacement prédéterminé. Par ailleurs, il est important de remarquer que le rayon de courbure du cintrage peut être constant ou variable le long de la pièce obtenue et que les extrémités de celle-ci peuvent être jointives ou fortement éloignées l'une de l'autre, de sorte que toutes formes de pièces profilées-cintrées, autres que circulaire, peuvent maintenant être façonnées de façon automatique et continue. Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple limitatif, sur le dessin annexé. Sur ce dessin --la figure 1 est une élévation-coupe axiale montrant le dispositif de façonnage par profilagecintrage selon l'invention, cette coupe étant prise suivant la ligne I-I de la figure 2. - la figure 2 est une coupe transversale prise suivant la ligne Il-Il de la figure 1. - les figures 3 à 5 sont des vues partielles analogues à la figure 1 illustrant la déformation du métal lors des première, deuxième et troisième passes, respectivement a travers les premier, deuxième et troisième jeux de molettes successifs. Sur les figures 1 et 2, est schématisé très sommairement un bâti de machine 1 supportant, par l'intermédiaire de paliers extrêmes 2, un arbre mené 3 sur lequel sont enfilées librement des molettes rigides 4, 5, 6 dont la périphérie est usinée au profil de la passe de façonnage à exécuter. Ainsi, le profil de la molette 4 permettant de façonner l'ébauche de première passe 7 est relativement plat, ses flancs étant fortement inclines et raccordés à des parties intermédiaires bombées fortement convexes ; le profil de la molette 5 permettant de façonner l'ébauche de deuxième passe 8 est plus accentué et plus profond, ses flancs toujours inclinés se rapprochant de plans perpendiculaires à l'axe de rotation et ses parties intermédiaires toujours bombées étant moins convexes ; le profil de la molette 6 permettant de façonner l'anneau de troisième passe 9 est fini, ses flancs et ses parties intermédiaires étant redressés pour définir respectivement des épaulements perpendiculaires à l'axe de rotation et des cvlindrages concentriques à celui-ci. Pour permettre le montage et le démontage des molettes rigides 4 à 6 sur l'arbre mené 3, l'un au moins des paliers extrêmes 2 est monté dans un bras pivotant escamotable 10 articulé sur le bâti 1. Ce bâti de la machine supporte également par l'intermédiaire de paliers ll un arbre menant 12 sur lequel sont enfilées des molettes dites déformables #l3, 14 et 15 ; ces molettes sont accouplées les unes aux autres au moyen de crabots 16 et à l'arbre 12 au moyen d'une clavette extrême à talon 17 et d'une autre clavette extrême 18 sans talon, l'empilage de ces molettes déformables étant maintenu en place axialement d'un côté par le talon de la clavette 17 et de 11 autre côté par une bague 19 fixée au moyen de vis sur l'arbre 12. Cet arbre menant 12 doit être relié à un dispositif d'entraînement en rotation et à un dispositif à pression contrôlée tendant à le rapprocher de l'arbre mené 5. Dans l'exemple représenté, les paliers 11 sont montés dans des coulisseaux extrêmes 20 guidés au moyen de glissières 21 relativement au bâti 1. L'un des tourillons extrêmes 22 de l'arbre menant 12 est alors relié par tous moyens appropriés au dispositif d'entraînement en rotation précité. Dans cet exemple, le tourillon 22 est accouplé directement à un groupe moto-réducteur 23 qui pourrait sans inconvénient être remplacé par un moteur hydraulique ou autre. Dans ce même exemple, le dispositif de rapprochement précité est constitué par des vérins hydrauliques 24 interposés entre le bâti 1 et les coulisseaux 20, l'alimentation de ces vérins étant réglée pour que lla pression de rapprochement qui contrôle la défor- mation des molettes 13 à 15 soit parfaitement maîtrisée et réglable avec précision. Les molettes déformables 13 à 15 sont destinées à être pressées contre les molettes rigides 4 à 6 pour se déformer au contact de celles-ci et épouser leurs#profils. Chacune de ces molettes déformables comporte un moyeu rigide 25 solidaire de deux collerettes 26 entre lesquelles prend place une jante 27 entourant au plus près ledit moyeu. Cette jante 27 est en un matériau déformable élastiquement et de préférence en uréthane. Dans l'exemple représenté, l'uréthane utilise possède une dureté Shore de 90 à 95. Chacune des molettes rigides 4 à 6 présente également en saillie au-delà des extrémités de son profil des collerettes 28 formant épaulements pour les collerettes 26 de la molette déformable conjuguée, lorsque la jante 27 de celle-ci se trouve pressée contre la molette rigide considérée pour épouser parfaitement son profil (figures 3 à 5).La déformation de la jante 27 permet de profiler et de cintrer sur la molette rigide conjuguée la pièce en tôle 7, 8 ou 9 qui se trouve présentée entre elles ; pour profiler, il faut donc que la matière elastique de la jante 27 épouse, le profil de la molette rigide conjuguée et pour cintrer, il faut que cette matière élastique épouse la périphérie circulaire de cette molette rigide suivant une zone de contact de localisation angulaire suffisante ; ces impératifs définissent la déformation globale de-la jante 27 dans la zone de contact et pour obtenir cette déformation, il faut presser les molettes déformables 13 15 contre les molettes rigides 3 à 6 respectivement, suivant une pression parfaitement définie en'corrélation avec ladite déformation à obtenir, compte tenu de la dureté de l'uréthane et de la raideur de la pièce à façonner. Etant donne que la déformation considérée doit progresser de façon continue afin de former un anneau, il faut, pendant que la pression de déformation est appliquée par les vérins 24, entraîner en rotation par le groupe 23 les molettes déformables 13 à 15 qui, par simple contact, font elles-mêmes tourner sensiblement à la même vitesse tangentielle les molettes 4 à 6. La pièce première présentée au dispositif de façonnage peut être une bande à plat 29 (figure 2) ou une virole fermée 30. Dans le cas où la pièce première est une bande à plat 29, il faut que celle-ci soit présentée tangentiellement à l'extrémité située en regard de la partie déformée de la jante 27 de la molette 13 ; dès lors, le dispositif de façonnage comporte une platine plane 31 portée par des chandelles 32 et réglable tant en hauteur, ces chandelles étant télescopiques, qu'en orientation, la liaison entre lesdites chandelles et la plaque étant réalisée par l'intermédiaire d'axes 33. Toujours dans ce cas où la pièce première est une bande à plat 29, il faut que les bords de cette bande, au fur et à mesure que celle-ci est avalée par le jeu de molettes 13 et 7, soit et reste. toujours perpendiculaire à l'axe de rotation ; à cet effet, la platine 31 est solidaires de règlettes latérales 34 jusqu'au voisinage desdites molettes. Mais il faut aussi maintenir latéralement l'ébauche annulaire 7 au fur et à mesure qu'elle se forme pour que ses bords latéraux s'étendent dans des plans perpendiculaires aux axes de rotation ; cela est également vrai pour l'ébauche seconde 8 et pour la pièce finie 9 ; cela est encore vrai pour la pièce première lorsque celle-ci est constituée, non plus par une bande à plat 29, mais par une virole fermée 30. Ce maintien latéral des pièces annulaires 30 et 7 à 9 peut être réalisé, selon un premier mode d'exécution, de chaque côté de ces pièces par une couronne de galets 35, de préférence conformés en diabolos ; ces galets sont montés fous dans des plaques 36 situées de part et d'autre des. molettes rigides 4 à 6 et reliées solidairement entre elles au moyen de barres d'entretoisement 37 afin de former une cage fixée de façon réglable sur le bâti 1 de la machine ou, comme cela est représenté sur la figure 2, sur la platine 31 ; ces plaques 36 délimitent bien évidemment un ajourage 38 autour desdites molettes rigides 4 à 6. I1 résulte de ce qui précède que les galets 35 permettent de réaliser un appui tournant des bords des pièces 30 et 7 à 9 grâce auquel lesdits bords se développent orthogonalement aux axes de rotation. Le maintien latéral des bords de ces pièces 30 et 7 à 9 peut aussi être réalisé, selon un deuxième mode d'exécution, au moyen de simples plaques analogues à celles désignées par la référence 36, mais situées avec précision contre lesdits bords afin que le guidage latéral soit réalisé par-appui glissant des bords. La description qui précède se rapporte à la fabrication d'un anneau profilé circulaire dont les extrémités sont jointives. Mais il est évident qu'en pilotant la pression appliquée sur les molettes déòrma- bles 13 à 15 suivant un programme établi en fonction de la forme du cintrage à obtenir, il est possible de fabriquer, au moyen du dispositif#de l'invention, des cintrages elliptiques, ovales, en anses de paniers, oblongs etc... et même polygonaux ; dans ce dernier cas, en effet, une pression minimale permet de profiler sans cintrer ou de profiler en cintrant à grand rayon de courbure - des parties droites ou faiblement incurvées étant ainsi obtenues - et en appliquant une pression beaucoup plus forte, des arrondis à petit rayon de courbure se trouvent ainsi formés au raccordement des parties droites. En outre, ces cintrages particuliers, comme le cintrage circulaire d'ailleurs, peuvent s'étendre sur 360 pour fermer l'anneau ou sur moins pour réaliser les barreaux profilés courbes. L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation représentée et décrite en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de façonnage perfectionné pour obtenir un anneau profilé (9), à rayon de courbure instantané quelconque et d'ouvèrture angulaire également quelconque entre ses extrémités, à partir indifféremment d'une bande à plat (29) ou d'une virole fermée (30), comprenant , pour chacune des passes successives, un jeu de deux molettes tournant en sens opposés l'une par rapport à l'autre, caractérisé - en ce que l'une (4, 5 ou 6) des molettes est rigide et conformée sensiblement en correspondance avec le profil de la pièce annulaire à obtenir (7, 8, ou 9), tandis que l'autre molette (13, 14 ou 15) comporte une jante (27) en matériau déformable élastiquement contenu radialement par un moyeu rigide (25) et axialement par des collerettes (26) de ce moyeu susceptibles d'être en butée latérale glissante contre des épaulements (28) de la molette rigide, la jante étant libre de fluer tangentiellement lors de sa déformation lui permettant d'épouser, à travers, le métal de la bande ou virole première ou de l'ébauche intermédiaire, le profil cintré de ladite molette rigide dans la zone de contact suivant une localisation angulaire limitée, - et en ce qu'un dispositif d'entraine- ment en rotation (23) est relié à l'une quelconque au moins des molettes, un dispositif de rapprochement (24) des deux molettes intervenant sous pression contrôlée. 2.- Dispositif de façonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression appliquée par le dispositif de rapprochement (24) sur la ou les molettes déformables (13 à 15) est pilotée selon un programme établi en fonction de la forme du cintrage à obtenir (circulaire > elliptique, oblong, ovale ... polygonal droit ou courbe). 3.- Dispositif de profilage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte également des guides latéraux (35) pour les bords de 11 ébauche annulaire en cours de façonnage, ces guides définissant des plans perpendiculaires à l'axe de l'anneau fini. 4.- Dispositif de façonnage selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque guide latéral est une couronne au moins partielle de galets fous (35), de préférence conformés en diabolos, pour l'appui tournant des bords de l'ébauche considérée. 5.- Dispositif de façonnage selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque guide latéral est une plaque plane (36) pour l'appui glissant des bords de l'ébauche considérée. 6.- Dispositif de façonnage selon la revendication 1 ou 2 pour le profilage annulaire d'une bande (29) amenée à plat, caractérisé en ce qu'il comporte également une platine plane (31) s'étendant tangentiellement à la molette rigide près de l'extrémité d'alimentation de la partie déformée de la jante de la molette, cette platine coopérant avec des guides latéraux (34) dirigés orthogonalement aux axes des molettes pour l'appui glissant des bords de ladite bande.