Brevet FR2561954A1 — publié le 19851004

La présente invention concerne un outil pour le découpage précis simultané de contours intérieur et extérieur dans une tole plane qui est pourvu d poinçon de coupe et d'une plaque de coupe du contour extérieur, un poinçon de perforation pour le contour intérieur ainsi que d'un éjecteur de la chute de perw foration et d'un anneau d'évacuation de la pièce. L'outil conforme a l'invention peut être utilisé particulid rement avantageusement pour le découpage et le poinçonnage, avec finesse de surface, et élimination de fissures, de contours intérieur et extérieur d'une géométrie comparativement simple. Dans la mécanique-de précision, ou bien lors de la fabrication de pièces de forme annulaire intervenant dans l'industrie des machines, dans l'industrie chimique et dans l'industrie des appareils ménagers, le découpage et le poinçonnage de tales planes d'une épaisseur de 2 a 25 mm sont souvent nécessaires. Dans ce but, on utilise ce qu'on appelle le découpage de précision, ol on effectue sur une pression de conception spéciale un découpage le long d'un contour prédéterminé a l'aide de trois forces réglables indépendamment l'une de l'autre (force d'application d'un anneau conique, forci de coupe, force de réaction). La qualité de finesse de la surface de coupe est obtenue par le fait que le mouvement latéral de la matière de la pièce le long du contour extérieur est e:npêché par un anneau conique de la plaque de coupe tandis qu'un mouvement relatif entre la pièce et l'outil est rendu possible le long du contour intérieur par application du poinçon de coupe et du contre-appui l'un contre l'autre. Ce mode opératoire connu est affecté ar des inconvénients consistant en ce que la fabrication de l'outil spécial est coûteuse et qu'il est nécessaire d'utiliser une presse spéciale et également conteuse. Pour une longueur de coupe donnée, les frais d'outillage et de machine augmentent en outre rapidement a mesure que l'épaisseur de la tle plane a découper augmente, en particulier pour des tôles d'acier d'une épaisseur supérieure a 5 mm. Les possibilités d'utilisation du découpage précis connu sont également limitées en ce qui concerne la composition des alliages des tôles planes. Un acier au carbone non allié, ayant une teneur en carbone supérieure à 0,7%, ne peut etre découpé sans fissures qu'au prix d'un soin extraordinaire ou même il ne peut pas l'trie a cause de la formation de cémentite . Pour les aciers au carbone alliés, la qualité de coupe est réduite non seulement par la formation de cémentite mais également par la tendance des éléments d'alliage a former des carbures. La meme structure d'outil est utilisée également sur des poinçonneuses simples mais elle est cependant affectée par les mêmes inconvénients que ceux indiqués ci-dessus. Un autre procédé pour réaliser des surfaces de coupe fines est connu d'après la revue "Bulletin Japanese Society of Mechanical Engineers" (1970, volume 13, brochure 59, pages 737 a 753), ou on utilise deux plaques de coupe se déplaçant l'une par rapport a l'autre pour effectuer le découpage de précision. Les deux plaques de coupe doivent être considérées comme des éléments de coupe actifs qui, pendant le découpage, produisent une déformation plastique, une formation de copeaux et un quasi-cisaillage apparent. Un des éléments est pourvu d'une arête de coupe en saillie. L'outil est en outre associé a un poinçon d'élection ou de sectionnement qui assure, par rapport a la direction principale de coupe, après terminaison de la fonction des plaques de coupe, un sectionnement de la pièce et qui éjecte la bavure dans une autre opération. Dans ce procédé, on utilise ce qu'on appelle le principe du "rasage" qui est basé sur le sectionnement des parties depassantes le long du contour et sur l'extrusion de la bavure. La pièce est libérée de la bavure par un découpage a l'aide d'un autre éliment actif, effectué en sens opposé a la direction de coupe principale précédente. Cette opération est effectuée sous l'effet des forces hydrostatiques de compression de la bavure sans formation de fissures ou de rupture. Presque le même effet de découpage de précision sans bavure a été décrit dans la revue "Werkstattechnik Z.ind.Fertig." (1975/4, S.1984), qui ne se différencie pas des procédés précédemment décrits. L'inconvénient le plus important des procédés connus décrits jusqu'a maintenant peut consister en ce que, pour la réalisation des contours intérieurs, il est toujours nécessaire d'utiliser une tôle plane pré-poinçonnée et préparée en correspondance et que, pour le découpage des contours extérieurs, il est nécessaire de faire intervenir des parties dépassantes obtenues auparavant et dont les dimensions influencent la qualité de la surface de coupe. Pour les deux procédés, on doit utiliser des machines de poinçonnage spéciales a double effet ou bien des machines de poinçonnage précis conteuses et séparant les différentes forces l'une de l'autre. Pour le découpage précis de tôles planes, on a décrit dans le brevet HU- 177 170 un procédé faisant intervenir une extrusion latérale. A la place du découpage classique par cisaillement, on utilise dans ce cas, le long d'un contour non fermé, un outil de coupe comportant des arêtes de coupe parallèles et se composant de quatre outils élémentaires actifs. Les quatre outils élémentaires sont le poinçon de compression monté élastiquement, le contre-poinçon fixe, le poinçon d'extrusion mobile et le poinçon d'extrusion immobile dont les arêtes ont un profil conique. Cette solution connue ne peut pas être appliquée au découpage ou au poinçonnage de contours fermés, et seulement pour la division de panneaux de tôle. L'invention a pour but de créer un outil pour le découpage précis simultané de contours intérieur et extérieur dans une tôle plane, qui soit applicable, en produisant une meilleure qualité de surface de coupe, non seulement sur des poinçonneuses spéciales coûteuses mais également par exemple sur des poinçonneuses simples, la construction de l'outil étant relativement simple et peu coûteuse. Avec le nouvel outil, on doit pouvoir obtenir de plus grandes profondeurs de coupe et également pouvoir opérer sur des aciers alliés a forte teneur en carbone. Conformément à la. présente invention, le poinçon de coupe et la plaque de coupe sont pourvus respectivement d'une surface annulaire conique pour produire une pression hydrostatique et un fluage radial dans le plan de coupe du contour extérieur. En regard du poinçon de perforation, il est prévu un poinçon d'extrusion qui est pourvu d'un cône d'extrusion produisant une pression hydrostatique dans le plan de coupe du contour intérieur et assurant l'extrusion de la chute de perforation sur le contour intérieur. il est ainsi possible d'utiliser l'outil de découpage précis également sur des poinçonneuses simples, d'améliorer la qualité de la surface de coupe et également de travailler des matériaux plus durs. Dans une forme avantageuse de réalisation de l'invention, il est prévu, a l'extérieur des surfaces annulaires coniques respectivement une surface radiale de pression en liaison avec les surfaces annulaires. Les surfaces annulaires, les surfaces de pression ainsi que le poinçon d'extrusion de la chute de perforation peuvent être agencés en correspondance aux formes des contours intérieur et extérieur a réaliser par poinçonnage. Dans une autre forme avantageuse de réalisation de l'invention, il est prévu sur le poinçon de coupe, a l'intérieur de la surface de pression, une arête de coupe en saillie, l'espacement entre le poinçon d'extrusion de la chute de perforation et l'arête de coupe pouvant être proportionnel a l'épaisseur de la tôle plane a poinçonner. Conformément a l'invention, il est en outre avantageux que l'espacement entre la surface de pression et l'arête de coupe du poinçon de coupe soit proportionnel a l'épaisseur de la tôle plane a poinçonner. Selon l'invention, il peut en outre être avantageux que l'angle du cône d'extrusion du poinçon d'extrusion soit proportionnel au diamètre a poinçonner. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évIdence dans la suite de la description, donnée a titre d'exemple non limi- tatif, en référence au dessin unique ci-joint qui représente en coupe schématique une forme de réaliser tion de l'outil selon l'invention. Comme le montre la figure, la forme de réalisation de l'outil selon l'invention est pourvue d'un poinçon de coupe 1 et d'une plaque de coupe 2, qui sont respectivement montés par l'intermédiaire d'une plaque supérieure de fixation 15 et d'une plaque inférieure de fixation 14 sur un coulisseau 9 ou bien sur une table 8 d'une machine de poinçonnage simple. Sur le poinçon de coupe 1 est formée une surface annula laire conique 4 qui est reliée sur le côté intérieur a une surface radiale de pression 11. Sur le côté intérieur de la surface de pression 11 est disposée une arête de coupe 10 qui dépasse de la surface de pression 11. En correspondance au contour intérieur 6 a former, il est prévu dans le poinçon de coupe 1 un poinçon d'extrusion 7 qui est relié a un éjecteur automatique 22 et qui s'appuie par l'intermédiaire d'un ressort 12 contre la plaque de fixation 15. Sur la plaque de coupe 2 est formée également, en regard de la surface annulaire 4 du poinçon de coupe 1, une surface annulaire conique 4 et il est également prévu en regard de la surface de pression li du poinçon de coupe 1 une surface de pression 11. La forme de l'arête de coupe 10 du poinçon de coupe correspond a la forme du contour extérieur 3 à réaliser par poinçonnage et qui est formé dans la plaque de coupe 2 a l'intérieur de la surface de pression 11. En regard du poinçon d'extrusion 7, il est prévu un poinçon de perforation 13, qui s'applique contre la plaque inférieure de fixation 14. Autour du poinçon de perforation 13 et a l'intérieur de la plaque de coupe 2, il est prévu un anneau d'éjection 17, qui est relié par des broches d'éjection 18 a une plaque d'éjection 19, qui est soutenue élastiquement de son côté par un ressort 20 d'emmagasinage d'énergie. Entre le poinçon de coupe 1 et la plaque de coupe 2, il est prévu une tôle plane 5 dans laquelle doit être formée une pièce 16. La chute de perforation a été désignée par 21. Au début de la course de la machine a poinçonner, l'arête de coupe 10 du poinçon de coupe 1 entre en contact avec la tôle plane 5 et ensuite les surfaces annulaires coniques 4, placées l'une en regard de l'autre, assurent le long du contour extérieur 3 une extrusion de la matière de la tôle 5 radialement vers l'extérieur tandis que la tôle est poinçonnée avec les surfaces de pression 11. Simultanément le poinçon d'extrusion 7 se déplace vers l'arrière en opposition à la force du ressort 22 et s'applique étroitement contre la plaque supérieure de serrage 15. Ensuite le cône d'extrusion du poinçon d'extrusion 7 produit le long du contour intérieur 6 une extrusion de la matière de la tôle 5 dans une direction radiale dans le plan de coupe. De cette manière, il s'exerce aussi bien sur le contour intérieur 6 que sur le contour extérieur 3 une pression hydrostatique dans la matière de la tôle plane a poinçonner 5 de sorte qu'aucune fissure ou rupture ne peut se produire sur les surfaces de coupe. La totalité de l'opération est ainsi effectuée seulement avec action de découpage. Après que la fin de course inférieure a été atteinte, le coulisseau 9 se déplace vers le haut et la pièce poinçonnée 16 est évacuée de l'outil par le ressort d'accumulation d'énergie 20 la plaque d'éjection 19, la broche d'éjection 18 et l'anneau d'éjection 16. Simultanément la chute de perforation 21 est éjectée de l'outil par l'éjecteur automatique 22 de la machine. Dans le cadre de l'invention, il est avantageux d'agencer en correspondance les formes des surfaces annulaires 4 et les surfaces de pression 11 du contour extérieur 3 ou bien celles du poinçon d'extrusion 7 du contour intérieur 6. L'espacement entre le point le plus bas du poinçon d'extrusion 7 et l'arête de coupe 10 du poinçon de coupe 1 ainsi que l'angle des surfaces annulaires coniques 4, la largeur des surfaces de pression 11 et la cote de dépassement de l'arête de coupe 10 par rapport a la surface de pression 11 sont choisis en correspondance a l'épaisseur de la tôle plane a poinçonner 5. L'angle du cône d'extrusion du poinçon d'extrusion 7 est déterminé en correspondance a la grosseur de la chute de perforation 21. Ces problèmes d'adaptation de dimensions n'offrent aucune difficulté pour le spécialiste de sorte qu'il n'est pas nécessaire de faire une description plus détaillée. REVENDICATIONS 1.- Outil pour le découpage précis simultané de contours intérieur et extérieur dans une tôle plane, comportant un poinçon de coupe et une plaque de coupe du contour extérieur, un poinçon de perforation du contour intérieur et un éjecteur de la chute de perforation ainsi qu'un anneau d'évacuation de la pièce, caractérisé en ce que le poinçon de coupe (i) et la plaque de coupe (2) sont respectivement pourvus d'une surface annulaire conique (4) pour produire une pression hydrostatique et une extrusion radiale dans le plan de coupe du contour extérieur (3) et en ce qu'il est prévu en regard du poinçon de perforation (13) un poinçon d'extrusion (7) qui est pourvu d'un cône d'extrusion produisant une pression hydrostatique dans le plan de coupe du contour intérieur et une extrusion de la chute de perforation (21) sur le contour intérieur (6). 2.- Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est monté sur une machine à poinçonner simple. 3.- Outil selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, à l'extérieur des surfaces annulaires coniques (4), une surface radiale de pression (11) respective est reliée aux surfaces annulaires (4). 4.- Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les surfaces annulaires (4), les surfaces de pression (11) ainsi que le poinçon d'extrusion (7) de la chute de perforation (21) sont agencés en correspondance aux formes des contours intérieur et extérieur à réaliser par poinçonnage. 5.- Outil selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu sur le poinçon de coupe (1), à l'intérieur de la surface de pression (11), une arête de coupe en saillie (10) et en ce que l'espacement entre le poinçon d'extrusion (7) de la chute de perforation (21) et l'arête de coupe (10) est proportionnel à l'épaisseur de la tale plane à poinçonner (5). 6.- Outil selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'espacement entre la surface de pression (1) et l'arête de coupe (10) du poinçon de coupe (1) est proportionnel à l'épaisseur de la tôle plane à poinçonner (5). 7.- Outil selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'angle du cône d'extrusion du poinçon d'extrusion (7) est proportionnel au diamètre à poinçonner.