Brevet FR2639853A1 — publié le 19900608

La présente invention a pour objet un dispositif destiné à l'usinage de tube ou matériau similaire, par cisaillage ou déformation, à savoir les opérations suivantes: Coupe par cisaillage, Grugeage, Poinçonnage, Formage par rétreint, évasage, aplatissage, sertissage et autres formes diverses. Ces différentes opérations nécessitent actuellement des équipements spécifiques. Le descriptif ci-dessous met en valeur les moyens les plus courants: - Coupe: Tronçonneuse ou outil sous presse ou cisaille hydraulique. - Grugeage: Outil sous presse. - Poinçonnage: Outil sous presse ou unité hydraulique. - Rétreint, Evasage: Machine Hydraulique avec outillages. - Sertissage, Formages divers: Outillages spécifiques sous presse ou unité hydraulique. La coupe du tube par tronçonnage est le moyen le plus utilisé. Il présente néanmoins les inconvénients suivants: Niveau sonore élevé, temps relativement long, présence de bavures coupantes. Les outils sous presse sont constitués d'une ossature fixe supportant l'empreinte du tube (matrice) et d'une partie mobile équipée de la partie coupante (poinçon). Un système de came sur rampe pentée permet le serrage du tube pendant l'usinage. La remontée de la partie mobile se fait généralement par ressorts. Cette conception entraîne des temps de réglage et de maintenance importants. Chaque outil ne peut faire qutun usinage déterminé. Le tube ne peut être introduit que longitudinalement. La cisaille hydraulique est formée d'un bâti en arcade supportant deux lames entre lesquelles glisse un couteau actionné par un vérin hydraulique. L'introduction du tube ne peut se faire que longitudinalement. La coupe présente souvent des déformations si le tube n'est pas comprimé pendant le travail. L'unité hydraulique de poinçonnage se présente sous la forme d'un col de cygne supportant en partie inférieure une matrice avec l'empreinte du tube, à sa partie supérieure un vérin équipé du poinçon, au centre d'un dévêtisseur. Pour éviter la déformation pendant la perforation, il est prévu un système de bridage de tube par ressorts. Ces unités sont souvent limitées en capacité. La machine de Formage destinée au rétreint, l'évasage ou formage de collerettes et formes diverses travaille dans le sens longitudinal du tube: un jeu de mors actionnés par un vérin hydraulique immobilise le tube pendant que le poinçon de formage mû par un autre vérin hydraulique perpendiculaire au bridage attaque le tube par l'extrémité. Il s'agit encore d'une machine spécifique. Il existe encore des systèmes de sertissage par rapprochement périphérique de mors multiples (souvent au nombre de 8) sur l ou 2 cônes. L'usage d'une telle machine est réservé au sertissage. Lorsqu'on l'utilise pour rétreindre le tube, il en résulte des stries longitudinales dues aux interstices plus ou moins grands entre les mors au cours de leur déplacement. Le travail du tube et des matériaux similaires en trarne donc jusqu'à présent un assortiment d'équipements variés, coûteux en investissement et en maintenance, encombrant dans l'atelier. Les moyens décrits précédemment ne sont donc généralement utilisés que pour des séries assez importantes. L'invention décrite ci-après a pour objectif de permettre le maximum d'opérations d'usinage sur le tube ou des matériaux similaires, avec une machine unique et une quantité minimum d'outillages, en réutilisant le plus de fois possible les mêmes outils par un système de combinaisons. La machine de base suivant PL.i comprend un bâti l en "Col de cygne" avec trois alésages: Un alésage vertical supérieur et un alésage vertical inférieur coaxiaux, un alésage horizontal en fond du "Col de cygne" selon un axe perpendiculaire à l'axe vertical et le coupant au point O. Ce point O sera le centre de la section des tubes usinés. (Les termes "horizontal" et ''vertical" sont utilisés pour la lecture sur le dessin mais ne définissent pas les positions réelles sur la machine). L'alésage vertical inférieur supporte un porte-outil 2 solidement implanté et immobilisé en rotation. L'extrémité supérieure du porte-outil comporte un alésage cylindrique surmonté de deux rainures perpendiculaires. Une clavette demicylindrique 3 est en contact sur une gorge intérieure excentrique dans la couronne 4. La rotation de cette couronne par le levier 5 provoque le déplacement de la clavette vers le centre pour obtenir un mandrin à bridage rapide. Le débridage se fait par le mouvement inverse. L'alésage vertical supérieur reçoit un vérin hydraulique dont la tige 6 est fortement guidée et immobilisée en rotation par un doigt 7. L'extrémité-de cette tige est usinée de la même façon et reçoit les mêmes éléments que le porteoutil inférieur 2. L'alésage horizontal en fond de "col de cygne" est équipé d'un vérin hydraulique identique à celui déjà décrit avec les mêmes usinages et éléments en bout de tige. Les deux vérins hydrauliques fonctionnent en cycles successifs: L'alimentation en A (voir PL2) par un générateur hydraulique provoque la sortie du-vérin vertical et le maintient à la pression réglée au limiteur 8, puis la sortie du vérin horizontal lorsque la pression réglée à la soupape de séquence 9 est atteinte. La phase de travail continue jusqu'au déclenchement du manostat 10. L'alimentation en B par le générateur hydraulique entraine d'abord la rentrée du vérin horizontal, puis la rentrée du vérin vertical lorsque la pression réglée à la soupape de séquence il est atteinte, et que le clapet piloté 12 est libéré. Le cycle total est interrompu par le déclenchement du manostat 13. L'implantation des appareils de régulation hydraulique dans le circuit d'alimentation directe des vérins permet le branchement en A et B d'un générateur hydraulique standard à distribution double effet. Les 2 vérins de travail sont équipés d'un dispositif de réduction de course par une vis venant en contact avec la partie supérieure du piston, afin de réduire le temps de cycle travail de la machine en fonction de son utilisation. Les outillages sont classés en quatre catégories: Cisaillage, Grugeage, Poinçonnage, Formage. La plupart des outils sont cependant réutilisés une ou plusieurs fois dans chacune ou plusieurs des catégories citées, selon un système de combinaisons. Chaque outil comporte trois parties: en général, deux demi-formes pour assurer le serrage du matériau, et une partie de travail. L'implantation et les zones de bridage de ces trois parties sont identiques, ce qui permet leur montage indifférent dans chacun des trois mandrins porte-outil. Chacune des trois parties peut être montée dans au moins quatre direc tions différentes, en se servant des deux rainures perpendiculaires dans les porte-outils. L'outil de cisaillage (voir PL3) est composé de deux formes verticales, l'une inférieure 14, l'autre supérieure 15, chargées de comprimer le matériau pendant la coupe en limitant ainsi les déformations. Une fente est prévue au centre pour le passage du couteau et débouche sur les faces A et B. Ces deux pièces sont aussi utilisées dans la catégorie "Formage"; les faces C et D sont alors orientées vers le vérin de travail pour réaliser par exemple une collerette ou un bourrelet. La partie Travail se compose d'une lame 16 et d'un porte-lame 17 à positions multiples, ce qui permet encore de réutiliser cette pièce dans la catégorie "Poinçonnage" par le montage d'une lame horizontale capable d'exécuter une découpe rectangulaire longi tudinale. L'outil de grugeage (voir PL4) comprend deux formes verticales, l'une inférieure 18, l'autre supérieure 19, chargées de comprimer le matériau pendant le grugeage. La forme du grugeage est prévue au centre pour le passage du poinçon et débouche sur les faces A et B; ces deux pièces sont aussi utilisées dans la catégorie "Formage"; les faces C et D s#ont alors orientées vers le vérin de travail pour réaliser par exemple un rétreint ou un évasage. La partie travail se compose d'un poinçon 20 positionné et bridé dans un mandrin-à serrage rapide en bout d'un porte-outil 21 à positions multiples. Ce dernier est réutilisé dans les catégories "Poinçonnage" et "Formage". L'outil de Poinçonnage (voir PL5) se compose de deux formes verticales, l'une inférieure 22, l'autre supérieure 23, chargées de comprimer le matériau pendant le poinçonnage. La forme du poinçonnage est prévue au centre pour le passage du poinçon et débouche sur les faces A et B. Ces deux pièces sont aussi utilisées dans la catégorie "Formage", les faces C et D sont alors orientées vers le vérin de travail pour réaliser des opérations de formage diverses. La partie travail se compose d'un poinçon 24 monté dans le porte-outil 21. L'outil de formage (voir PL6) se compose de deux formes verticales récupérées aux catégories précédentes: l'une inférieure 14, 18 ou 22, l'autre supérieure 15, 19 ou 23, chargées de comprimer et verrouiller le tube pendant le formage. Les faces C ou D sont orientées vers le vérin de travail pour l'une ou l'autre des opérations de formage. Il peut s'agir d'un rétreint par le poinçon 25 monté sur le support 26, d'un évasement par le poinçon 27 monté sur le support court 28 ou long 21. Avec d'autres formes tirées d'ébauches, et d'autres orientations, il est possible de réaliser de nombreuses opérations de formage en bout ou le long du tube dans les sens longitudinal et transversal. Si l'application principale de l'invention est destinée au travail du tube, le système permet aussi de transformer efficacement d autres matériaux, tels que profils en aluminium ou P.V.C., barres de section pleine ronde, carrée ou rectangulaire, ce qui lui donne un caractère universel. L'invention intéressera donc l'industrie de la ferronnerie, la serrurerie et la menuiserie métallique et plastique. Les changements d'outils étant très rapides, la machine peut être utilisée sans hésitation pour des petites séries, voire pour des pièces unitaires, cela étant favorisé par la simplicité, donc le coût réduit des outillages. L'invention doit donc permettre le développement de l'utilisation de produits en barre, le tube en particulier, matériau qui reste économique de par son excellent rapport poids-rigidité. Elle doit aussi contribuer à améliorer la qualité des produits finis en réduisant les déformations par la compression du matériau pendant son travail. Elle pourra aussi améliorer les conditions de travail en réduisant nettement le bruit par rapport à une presse mécanique ou une tronçonneuse. La machine étant un élément autonome, elle peut être montée soit sur un chassis qui lui est propre, ou sur un bâti existant et reliée à un générateur hydraulique ordinaire. Son utilisation ne demande aucune compétence particulière et peut donc être assurée par un ouvrier non spécialisé. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à l'usinage, par cisaillage ou déformation, de tube ou matériaux similaires, caractérisé par un bâti supportant au moins trois porte-outils avec mandrin à bridage rapide, identiques, dont l'un d'entrteux fixe, les deux autres mobiles sur deux axes perpendiculaires et se déplaçant vers le fixe, la disposition finale formant un T. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque porte-outil est immobilisé en rotation et équipé de deux usinages perpendiculaires pour permettre au moins quatre positions à l'outil qu'il reçoit. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le montage des deux porte-outils mobiles en extrémité de vérins hydrauliques fonctionnant en séquences, le système maintenant une pression réglable entre le porte-outil fixe et le vérin qui lui est opposé, pendant le travail et le retour du deuxième vérin. 4. Dispositif selon les revendications 1 à 3 et caractérisé par un outillage de coupe par cisaillage comprenant un jeu de deux demi-formes de serrage du matériau et une partie de travail, ces trois éléments étant orientables et interchangeables pour être réutilisés pour d'autres usinages. 5. Dispositif selon les revendications 1 à 3 et caractérisé par un# outillage de grugeage comprenant un jeu de deux demi-formes de serrage du matériau et une partie de travail, ces trois éléments étant orientables et interchangeables pour être réutilisés pour d'autres usinages. 6. Dispositif selon les revendications 1 à 3 et caractérisé par un outillage de poinçonnage comprenant un jeu de deux demi-formes pour le serrage du matériau et une partie de travail, ces trois éléments étant orientables et interchangeables pour être réutilisés pour d'autres usinages. 7. Dispositif selon les revendications 1 à 3 et caractérisé par un outillage de formage comprenant un jeu de deux demi-formes pour le serrage du matériau et une partie de travail, ces trois éléments étant orientables et interchangeables pour être réutilisés pour d'autres usinages. 8. Dispositif selon les revendications i à 3 et caractérisé par un ensemble d'outillages composé de demi-formes de serrage du matériau et de parties de travail permettant par leur interchangeabilité et leurs différentes positions de couper par cisaillage, de gruger, de poinçonner, de former du tube ou des matériaux similaires dans le sens transversal ou longitudinal de la barre.