Brevet FR2580209A1 — publié le 19861017

I La présente invention concerne les méthodes physico- électriques d'usinage et a notamment pour objet un pro- cédé de fabrication d'outils de découpage. L'invention peut être utilisée notamment pour la fabrication des pièces travaillantes desdits outils de découpage, telles que: matrices, extracteur, poinçon, éjecteur, etc. Dans la fabrication des outils d'estampage, on cherche principalement à réduire la main d'oeuvre nécessaire, à assurer l'interchangeabilité des pièces travaillantes, en cas de réparation, sans procéder à leur ajustage, et à réduire le cycle de fabrication de l'outil. On obtient tout cela en fabriquant les pièces travaillantes de l'outil sous leur forme définitive en faisant appel aux machines à électro-érosion. On connaît un procédé de fabrication d'outils de dé- coupage (cf., par exemple, l'ouvrage "La fabrication des outils d'estampage, des matrices de formage de poudres et de leurs accessoires", V.M. Vladimirov, Moscou, Editions "Vyschaia chkola", 1981, pages 180 à 201), suivant lequel on commence par la fabrication d'une matrice. Ensuite cette matrice, après trempe et finition définitive, est utilisée pour réaliser une empreinte sur un poinçon et un éjecteur, qui sont ensuite mis au point par ajustage manuel. L'extracteur est usiné à la main jusqu'aux cotesdéfinitives après l'exécution sur lui de l'empreinte au moyen du poinçon. La fabrication de la matrice comprend les opérations suivantes: rabotage d'une ébauche à la surdimension prévue pour l'usinage ultérieur, rectification des surfaces in- férieure et supérieure, rectification des surfaces laté- rales, perçage et alésage des orifices, traçage du profil de l'ouverture, fraisage de l'ouverture à la surdimension en vue de l'ajustage ultérieur, ajustage du profil de l'ouver- ture de la matrice avant sa trempe, trempe et revenu, rectification des surfaces supérieure et inférieure, finitionà la main du contour de l'ouverture de la matrice à l'aide d'un outil abrasif ou d'un outil diamanté. La fabrication du poinçon et de l'éjecteur comprend les opérations suivantes: usinage préalable, suivant traçage, des contours du poinçon et dell'éjecteur sur une machine-outil, réalisation d'une empreinte du contour sur lesdites pièces à l'aide de la matrice trempée et ayant subi la finition définitive, limage à la main du poinçon et de l'extracteur, l'empreinte étant prise pour base, trempe et revenu subséquent des pièces, finition à la main des contours de travail du poinçon et de l'éjecteur à l'aide d'un outil abrasif ou d'un outil diamanté. La fabrication de l'extracteur comprend les opéra- tions suivantes: usinage préalable suivant traçage, sur une machine-outil du contour de la pièce, réalisation de l'empreinte du contour à l'aide du poinçon trempé et ayant subi la finition définitive, Llimage du contour de l'ouverture à la main d'après l'empreinte réalisée, avec emploi de limes. I1 résulte de la description ci-dessus du procédé considéré, que les opérations d'usinage les plus importantes et les plus difficiles sont réalisées pour ajustage. On effectue à la main le traçage de la matrice, de l'extracteur, du poinçon et de l'éjecteur, leur limage avant trempe et leur finition jusqu'aux cotes prescrites. Le travail manuel des pièces actives de l'outil d'estampage ne permet pas d'obtenir une productivité suffisamment élevée. La faible précision de l'exécution des contours de travail des matrices, des extracteurs, des poinçons et des éjecteurs rend impossible la fabrication d'outils d'estampage de précision ainsi que d'outils de découpage de précision pour la finition. Ce procédé connu n'assure pas - l'interchangeabilité des pièces travaillantes de l'outil d'estampage, en cas de réparation, sans procéder à leur ajustage manuel. On connaît également un procédé de fabrication d'outils de découpage à l'aide d'un équipement d'électro-érosion (voir par exemple, l'ouvrage "Usinage électrique dimensionnel des métaux", par B.A. Artamonov, A.L. Vischnitsky, Ju.S. Volkov, A.V. Glazkov, Moscou, Editions"Vyschaia chkola", 1978, pages 160 à 162), suivant lequel la matrice est fabriquée d'après un gabarit de reproduction sur une machine à électro- érosion utilisant une électrode en fil. D'une manière analogue, on fabrique un empilage d'électrodes-outils en plaque. Ces électrodes-outils en plaque sont utilisées pour usiner le poinçon sur une machine à brocher par étincelage. La fabrication de la matrice comprend les opérations suivantes: fraisage ou rabotage d'une ébauche à la surdimension prévue pour l'usinage ultérieur, rectification des surfaces inférieure et supérieure, rectification de deux surfaces latérales, perçages et alésage d'orifices, trempe et revenu subséquent de la matrice, rectification des surfaces inférieure et supérieure, découpage, d'après un gabarit, d'une ouverture dans la matrice à l'aide d'une électrode en fil (le gabarit est fabriqué manuelle- ment), finition à la main du contour de l'ouverture de la matrice à l'aide d'un outil abrasif ou d'un outil diamanté. La fabrication du poinçon comprend les opérations suivantes: fraisage ou rabotage de l'ébauche à la sur- dimension requise pour l'usinage ultérieur, rectification de la surface inférieure, de la surface supérieure et de deux surfaces latérales, perçage et alésage d'orifices, trempe et revenu subséquent, rectification des surfaces inférieure et supérieure, usinage par électro-érosion du contour de travail du poinçon avec emploi d'électrodes- outils en plaque (les électrodes-outils en plaque sont exécutées d'après un gabarit à l'aide d'une électrode- outil en fil), finition à la main du contour du poinçon à l'aide d'un outil abrasif ou d'un outil diamanté. Il ressort de l'examen du procédé décrit ci-dessus que la matrice est fabriquée à l'aide d'une électrode- outil suivant un gabarit fabriqué à la main. Le poinçon est usiné au moyen d'électrodes-outils en plaque fabriquées précédemment en utilisant le même gabarit que pour la fabrication de la matrice. La fabrication des gabarits à la main, l'ajustage des contours actifs usinés par électro- érosion par l'ajusteur ne permettent pas d'assurer une haute productivité du travail. La basse précision de l'exécution des contours actifs de la matrice et du poinçon exclut la possibilité de fabriquer des outils d'estampage de précision et des outils de découpage précis pour la finition. Le procédé connu considéré n'assure pas l'interchangeabilité des pièces d'un outil d'estampage, en cas de réparation, sans ajustage à la main. On s'est donc proposé de mettre au point un procédé de fabrication d'outils de découpage qui permettrait d'élever la précision de fabrication de leurs pièces travaillantes, de réduire la main-d'oeuvre nécessaire à leur fabrication et d'assurer l'interchangeabilité des pièces travaillantes neuves, lors des réparations de l'outil de découpage, ces avantages étant obtenus par des modifications apportées à la technologie de fabrication desdites pièces travaillantes. Le problème ainsi posé est résolu du fait que le procédé de fabrication d'outils de découpage, du type consistant à fabriquer un empilage de pièces de profil requis destinées à être utilisées par la suite en tant qu'électrodes-outils pour l'usinage par électro-érosion des pièces des outils de découpage, et à soumettre au préalable lesdites pièces à un usinage mécanique pour leur conférer un profil correspondant sensiblement au profil requis, est caractérisé, suivant l'invention, en ce qu'on obtient dans ledit empilage des électrodes- outils positives, on pratique dans celles-ci des orifices technologiques, ensuite, en utilisant l'une desdites électrodes-outils positives, on réalise le traçage des pièces travaillantes de l'outil de découpage, on diminue par voie mécanique ou chimique les dimensions du profil de travail de cette électrode-outil, et on effectue un ébauchage de la matrice et de l'extracteur, on utilise une deuxième électrode-outil positive pour la finition par électro-érosion de la matrice et de l'extracteur, et, à l'aide d'une troisième électrode-outil positive, on perce par flamme l'empilage d'électrodes-outils négatives, dans lesquelles on pratique des orifices technologiques; et on utilise par la suite ces électrodes-outils négatives pour l'ébauchage et la finition du poinçon et de l'éjecteur. Le procédé de fabrication d'outils de découpage conforme à l'invention assure: - une réduction de 1,3 fois de la main- d'oeuvre nécessaire à la fabrication des outils de découpage grâce à la précision élevée de fabrication de la matrice, de l'extracteur, du poinçon et de l'éjecteur au moyen d'électrodes-outils sur des machines-outils à électro- érosion; - l'interchangeabilité des pièces travaillantes de l'outil de découpage, sans qu'il soit nécessaire d'ajus- ter à la main les profils des matrices, des extracteurs, des poinçons et des éjecteurs, ce qui diminue de 1,2 fois la main-d'oeuvre nécessaire à la réparation des outils de découpage. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un empilage d'électrodes- outils positives; - la figure 2 représente le profil d'une électrode- outil positive; - la figure 3 est une vue en coupe d'une matrice avec une électrode-outil négative goupillée et une électrode-outil positive (dans ce cas, l'électrode-outil négative fait office de gabarit de positionnement); - la figure 4 est une vue de dessus d'une matrice; - la figure 5 est une vue en coupe d'un extracteur avec une électrode-outil négative goupillée et une électrode-outil positive (l'électrode-outil négative faisant ici office de gabarit de positionnement); - la figure 6 est une vue de dessus d'un extracteur; - la figure 7 est une vue en coupe d'un poinçon avec une électrode-outii positive goupillée et une électrode- outil négative (l'électrode-outil positive faisant office de gabarit de positionnement); - la figure 8 est une vue de dessus d'un poinçon; - la figure 9 est une vue en coupe d'un éjecteur avec une électrode-outil positive goupillée et une électrode-outil négative (l'électrode-outil positive faisant office de gabarit de positionnement); - la figure 10 est une vue de dessus d'un éjecteur; - la figure 11 représente un empilage d'électrodes- outils négatives; - la figure 12 représente le profil d'une électrode- outil négative. Le procédé de fabrication d'outils de découpage con- forme à l'invention est mis en oeuvre comme suit. On prend des plaques 1 (figurel) en cuivre ou en tout un autre matériau électroconducteur et on en forme une pile. On réalise dans la pile des orifices technologi- ques 2 (figures 1 et 2) et le profil des électrodes-outils positives 3 (figure 2) sur une machine à électro-érosion à commande numérique programmée, en utilisant à cette fin une électrode-outil en fil. Avec l'une des trois électrodes-outils positives 3 (figure 2), on effectue le traçage des ouvertures de travail 4 d'une matrice 5 (figures 3 et 4), des ouvertures de travail 6 d'un extracteur 7 (figures 5 et 6), du pro- fil de travail 8 d'un poinçon 9 (figures 7 et 8) et du profil de travail 10 d'un éjecteur ll (figures 9 et 10). On diminue, par un procédé mécanique ou chimique approprié quelconque), les dimensions du profil de travail de cette électrode-outils 3 (figures 2et 3) et on l'utilise sur une machine à brocher par électro-érosion pour l'ébauchage de l'ouverture de travail 4 (figures 3 et 4) de la matrice 5 et de l'ouverture de travail 6 (figures 5 et 6) de l'extracteur 7. Pour la finition par électro-érosion de l'ouverture de travail 4 (figures 3 et 4) de la matrice 5 et de l'ouverture de travail 6 (figures 5 et 6) de l'extracteur 7, on utilise la seconde électrode-outil positive 3 (figure 2). On se sert de la troisième électrode-outil positive 3 (figure 2) sur une machine à brocher par électro-érosion, pour pratiquer une ouverture de travail 13 (figures 11 et 12) en empilage de plaques 12 (figure 11) en cuivre ou en tout autre matériau conducteur de courant, et on obtient des électrodes-outils négatives 14 (figure 12). Ceci fait, on effectue l'alésage des orifices technologiques dans les électrodes-outils négatives 15. La fabrication d'une matrice 5 (figures 3 et 4) comprend les opérations suivantes. On prend une ébauche et on effectue son fraisage à la surdimension permettant son usinage ultérieur. Puis on rectifie les surfaces inférieure et supérieure et deux surfaces latérales de la matrice 5. Ceci fait, on exécute le perçage et l'alésage des orifices en conformité avec le dessin, y compris les orifices technologiques 16 de la matrice 5. On trace le profil de l'ouverture de travail 4. On fraise l'ouverture de travail 4 à la surcote permettant l'usinage par électroérosion. On effectue la trempe et le revenu de la matrice 5. On réalise les orifices technologique 16 sur une machine à pointer du genre rectifieuse. Ensuite on effectue l'usinage par électro-érosion de l'ouverture de travail 4 de la matrice 5 (figures 3 et 4) en - procédant comme suit. On installe l'électrode-outil négative 14 sur la matrice 5 (figure 3) et on les assemble au moyen de goujons ou doigts cylindriques 17. Dans cette variante, l'électrode-outil négative 14 fait office de gabarit de positionnement servant à régler la position de l'électrode-outil positive 3 et on utilise celle-ci pour pratiquer l'ouverture de travail 4 dans la matrice 5. La fabrication de l'extracteur 7 (figures 5 et 6) comprend les opérations suivantes. On prend une ébauche et on effectue son fraisage à la surdimension prévue pour son usinage ultérieur. Ensuite on rectifie la surface inférieure, la surface supérieure et deux surfaces latérales de l'extracteur 7. On réalise le perçage et l'alésage des orifices en conformité avec le dessin, y compris les orifices technologiques 18 de l'extracteur 7. On trace le profil de l'ouverture de travail 6 et on travaille à la fraise ladite ouverture 6 jusqu'à la surcote pour l'usinage par électro-érosion. L'usinage par électro-érosion de l'ouverture de travail 6 de l'extracteur 7 (figures 5 et 6) est réalisé comme suit. On met en place l'électrodeoutil négative 14 sur l'extracteur 7 (figure 5) et on les assemble au moyen de goupilles ou doigts cylindriques 19. Dans cette variante, l'électrode-outil négative fait office de gabarit de positionnement servant à régler la position de l'électrode-outil positive 3 et on utilise celle-ci pour pratiquer l'ouverture de travail 6 dans l'extracteur 7. La fabrication du poinçon 9 (figures 7 et 8) comprend les opérations suivantes. On prend une ébauche et on effectue son fraisage à la surdimension requise pour son usinage ultérieur. Ensuite on rectifie la surface inférieure, la surface supérieure et les surfaces latérales du poinçon 9. On effectue le perçage et l'alésage des orifices en conformité avec le dessin, y compris les orifices technologiques 20 du poinçon 9. On trace le profil de travail 8 du poinçon 9 et on effectue le fraisage dudit profil de travail 8 àila surcote prévue pour l'usinage par électroérosion. On soumet le poinçon 9 à une trempe suivie d'un revenu. On effectue la rectification de la surface inférieure et de la surface supérieure du poinçon 9. Oh usine les orifices technologiques 20 sur une machine à pointer du genre rectifieuse. L'usinage par électro-érosion du profil de travail 8 du poinçon 9 (figures 7 et 8) est réalisé de la façon suivante. On place l'électrode-outil positive 3 sur le poinçon 9 (figure 7) et on les assemble au moyen de goupilles ou doigts cylindriques 21. Dans cette variante, l'électrode-outil positive 3 fait office de gabarit de positionnement servant à positionner l'électrode-outil négative 14 et on utilise celle-ci pour usiner le profil de travail 8 du poinçon 9. La fabrication de l'éjecteur Il (figures 9 et ) comprend les opérations suivantes. On prend une ébauche et on effectue son fraisage à la surdimension prévue pour son usinage ultérieur. Ensuite on rectifie la surface inférieure, la surface supérieure et les surfaces latérales de l'éjecteur 11. On effectue le perçage et l'alésage des orifices en conformité avec le dessin, y compris les orifices.technologiques 22 de l'éjecteur 11. On trace le profil de travail 10 de l'éjecteur 11. On effectue le fraisage du profil de travail 10 à la surcote permettant l'usinage par électro-érosion. On réalise la trempe et le revenu de l'éjecteur 11. On rectifie la surface inférieure et la surface supérieure de l'éjecteur 11. On réalise les orifices technologiques 22 sur une machine à pointer du genre rectifieuse. On effectue l'usinage par électroérosion dû profil de travail 10 de l'éjecteur Il (figures 9 et 10) en procédant comme suit. On met l'électrode-outil positive 3 sur l'éjecteur 11 (figure 9) et on les assemble au moyen de goupilles ou doigts cylindriques 23. Dans cette variante, l'électrode-outil positive 3 fait office de gabarit de positionnement servant à positionner l'électrodeoutil négative 14 et on utilise celle-ci pour usiner le profil de travail 10 de l'éjecteur 11. Ainsi, grâce à la fabrication d'un empilage de pièces de profil requis pour être utilisées ultérieurement 1.1 en tant qu'électrodes-outils positives et négatives pour l'usinage des matrices, des extracteurs, des poinçons et des éjecteurs, on réduit de 1,3 fois la main-d'oeuvre nécessaire à la fabrication des outils de découpage. En réalisant des orifices technologiques dans les électrodes-outils positives et négatives, la matrice, l'extracteur, le poinçon et l'éjecteur, on assure la fabrication de copies identiques des pièces travaillantes, ce qui assure l'interchangeabilité des pièces travaillantes de l'outil de découpage sans leur usinage ni ajustage manuels ultérieurs, ce qui permet de réduire de 1,2 fois la main d'oeuvre nécessaire aux réparations des outils de découpage. R E V E N D I C A T I ON S 1. Procédé de fabrication d'outils de découpage, du type consistant à fabriquer un empilage de pièces de profil requis destinées à être utilisées par la suite en tant qu'électrodes-outils (3, 14) pour l'usinage par électro-érosion des pièces constitutives des outils de découpage, lesdites pièces étant au préalable soumises à un usinage mécanique pour leur conférer un profil correspondant sensiblement au profil requis, caractérisé en ce qu'on réalise un empilage d'électrodes- outils positives (3), on pratique dans chacune de celles-ci des orifices technologiques (2), ensuite on utilise l'une des électrodes-outils positives (3) pour le traçage des pièces travaillantes de l'outil de découpage, on diminue, par un procédé mécanique ou chimique approprié, connu en soi, les dimensions du profil de travail de cette électrode- outil (3), et on réalise un ébauchage de la matrice (5) et de l'extracteur (7), on utilise une deuxième électrode-outil positive (3) pour la finition par électro- érosion de la matrice (5) et de l'extracteur (7), et on utilise une troisième électrode-outil (3) pour pratiquer des orifices technologiques (15) dans la pile d'électrodes-outils négatives (14), que l'on utilise par la suite pour l'ébauchage et la finition du poinçon (9) et de l'éjecteur (11). 2. Outils de découpage caractérisés en ce qu'ils sont obtenuspar le procédé suivant la revendication 1.