Brevet FR2648061A1 — publié le 19901214

PROCEDE D'USINAGE PAR DEFORMATION D'UN FLAN MéTALLIQUE ET CONTRE POINTE POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE La présente invention concerne le domaine technique de l'usinage par déformation à froid d'un flan métallique sur un mandrin de révolution entrainé en rotation et présentant un profil déterminé conjugué de celui de La pièce à obtenir. Le domaine visé concerne, plus particulièrement, le repoussage et le fluotournage. La mise en oeuvre de telles techniques s'effectue, en général, à l'aide d'un tour à commande manuelle ou automatique conçu, exclusivement ou non, pour assurer l'exécution d'opérations de déformation à froid, à L'aide d'au moins une molette ou galet. Le tour comporte une broche sur laquelle est adapté un mandrin de révolution destin à donner la forme au flan. Le mandrin de révolution présente une forme conjuguée de celle de La pièce à obtenir et possède, de préférence, une forme bombée, semi- sphérique ou non. Le tour est équipé d'une contre-pointe comportant un dispositif destiné à serrer le flan contre le mandrin. Les dispositifs de serrage de fLan, actuellement connus, comportent, généralement, un contre-mandrin susceptible d'entre animé d'un déplacement rectiligne aLternatif. Le contre-mandrin présente une faible surface d'appui ou de serrage, de manière à autoriser l'exécution d'une opération de déformation commençant Le plus près possible de l'axe du contre-mandrin. Lorsque L'écartement angulaire entre l'axe du contre-mandrin et l'axe de la molette dépasse une valeur déterminée, le contre-mandrin initial de faible diamètre est remplacé par un contre-mandrin de plus grand diamètre destiné à serrer la partie du flan déjà déformée. Ce changement de mandrin permet d'éviter que la partie du flan déjà déformée soit soumise à un phénomène de décollement et de reflux de i3 matière conduisant à l'obtention d'une pièce de mauvaise qualité. Cependant, il est à considérer que Le remplacement du contre-mandrin initial impose de démonter, puis de remonter, le flan sur Le mandrin de révolution. Céci pose un problème de centrage sur le mandrin du flan partiellement déformé et un problème de reprise de l'opération de déformation, de sorte qu'il apparait difficile d'obtenir une pièce de bonne précision et de qualité. De plus, les manipulations successives, nécessaires pour interchanger les contre-mandrins et pour démonter et remonter le flan, limitent la productivité d'une telle méthode d'usinage par déformation à froid. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus en proposant un nouveau procédé d'usinage par déformation à froid d'un flan métallique permettant d'exécuter la pièce à obtenir en une seule opération, sans aucune reprise, tout en évitant que la partie déformée du flan soit soumise à un phénomène de décollement et de reflux de la matière. La présente invention a pour objet, également, de proposer un nouveau procédé d'usinage par déformation, limitant les manipulations successives. L'invention a pour objet aussi d'offrir une nouvelle contre-pointe de serrage d'un flan, permettant de mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention. L'invention a pour objet, encore, d'offrir une contrepointe de serrage comportant des contre-mandrins dont les moyens de commande en déplacement sont de mise en oeuvre simple et d'un cout réduit. Pour atteindre les objectifs visés ci-dessus, le procédé d'usinage par déformation d'un flan métallique à l'aide d'au moins une molette sur un mandrin de révolution entrainé en rotation, consistant à : - serrer le flan sur le mandrin par un premier contre-mandrin de serrage localisé à La partie du flan centrée sur l'axe de rotation du mandrin, - exécuter, à partir de La partie du flan serrée par le premier contre-mandrin, une opération de déformation du flan jusqu'a un diamètre déterminé à l'aide de la molette déplacée selon deux directions, est caractérisé en ce qu'il consiste ensuite à : - maintenir l'action de serrage du flan à l'aide du premier contre-mandrin, - appliquer sur le flan un second contre-mandrin entourant concentriquement le premier et présentant une surface de serrage de conformation géométrique conjuguée de celle du mandrin située en relation avec elle et d'un diamètre extérieur au plus égal au diamètre déterminé, - et poursuivre, à partir du diamètre déterminé, une opération de déformation du flan à L'aide de la molette. La contre-pointe selon l'invention, pour le serrage d'un flan métallique comprend : - un premier contre-mandrin de serrage comportant un mors dont la surface d'appui est coaxiale à l'axe du mandrin et localisée au voisinage de cet axe, - un second contre-mandrin de serrage entourant coaxialement le premier et présentant un mors annulaire dont la surface de serrage est de conformation géométrique conjuguée de celle du mandrin située en relation avec elle, - et des moyens de commande des contre-mandrins. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue générale en élévation d'un ccur utilisant une contre-pointe conforme à L'invention. Les fig. 2 et 3 sont des vues partielles de la fig. 1 montrant deux phases caractéristiques du procédé conforme à L'invention. Les fig. 4, 5 et 6 sont des coupes partielles d'exemples de réalisation des moyens de commande en déplacement des contre-mandrins. La fig. 1 illustre un tour 1 à commande manuelle ou automatique, permettant d'exécuter, sur un mandrin de révolution, des opérations.de déformation à froid d'un flan métallique, telles que des opérations de repoussage ou de fluotournage. De façon classique, un tel tour comprend un banc 2 surmonté d'une poupée fixe 3 dans laquelle tourne tine broche 4 entrainée en rotation par des moyens, non représentés, mais connus de l'homme de l'art. La broche 4 est équipée, à son extrémité libre, d'un mandrin 5 monté solidaire en rotation de la broche 4. Le mandrin 5 présente une surface extérieure de révolution 51 d'axe longitudinal 52 permettant de donner La forme à un flan métallique 6 de nature et de composition diverses choisies en relation avec la pièce à obtenir. Le mandrin 5 possède, de préférence mais non exclusivement, une surface bombée en relation avec le profil de La pièce à obtenir. Le flan 6 est maintenu solidement contre Le mandrin 5, à l'aide d'une contrepointe de serrage 7 conforme à L'invention. Le flan 6 est déformé sur le mandrin 5, à l'aide d'au moins un outil 8, tel qu'une molette ou un galet. La molette 8 est adaptée sur un chariot 9 commandé en déplacement selon deux directions perpendiculaires, représentées par les flèches f1 et f2. La contre-pointe de serrage 7 comporte des moyens de montage adaptés à la configuration du banc de tour sur lequel La contre-pointe est utilisée. Ces moyens de montage ne seront pas décrits plus en détail, puisqu'ils ne font pas partie directement de l'objet de l'invention. Tel que cela ressort plus précisément de la fig. 2, la contre-pointe 7 selon l'invention comporte un premier contre-mandrin de serrage 10 commandé en déplacement et comprenant un mors 11 dont La surface d'appui ou de serrage 111, d'axe général 112, est coaxiale à L'axe 52 du mandarin. La surface de serrage 111 présente un faible diamètre d pour autoriser l'exécution d'une opération de déformation du flan, le plus prés possible de l'axe du mandrin 5. La contre-pointe de serrage 7 comporte, également, un second contre-mandrin de serrage 12, commandé en déplacement et comprenant un mors annulaire 13 entourant coaxialement le contremandrin 10. Le mors annulaire 13 présente une surface de serrage 131, de diamètre extrérieur D, conjuguée de celle du mandrin 5, placée en relation avec elle. La contre-pointe de serrage 7, décrite ci-dessus, permet de mettre en oeuvre le procédé d'usinage par déformation conforme à l'invention. Tel que cela ressort plus précisément de la fig. 2, le procédé consiste à serrer le flan 6 sur le mandrin 5, à l'aide du contre-mandrin 10, puis à exécuter, à partir de la partie du flan serrée par Le contre-mandrin 10, une opération de déformation du flan à l'aide de la molette 8. Cette opération de déformation est exécutée jusqu'à un diamètre D1 du mandrin déterminé de manière qu'aucun phénomène de reflux ou de décollement de la matière n'est susceptible d'apparaitre. Tout en maintenant l'action de serrage du contre-mandrin 10, le second contre-mandrin 12, qui présente un diamètre D au plus égal au diamètre D1 choisi, est appliqué sur La partie déformée du flan (fig. 3). L'opération de déformation du flan pet alors etre poursuivie à partir du diamètre D1, sans risquer d'entrainer un reflux ou un décollement de la matière de la partie du flan déformée, qui est maintenue par les surfaces de serrage des contremandrins. De préférence, le mors annulaire 13 présente un diamètre extreme D sensiblement égal au diamètre D1 choisi et undiamétre intérieur D' juste supérieur au diamètre d du mors 11, de manière que les mors 11, 13 constituent une surface de serrage pratiquement continue de L'axe du mandrin 5 jusqu'au diamètre D1. Le procédé d'usinage selon l'invention ne nécessite aucune reprise de L'opération de déformation, ni de centrage du flan, après le commencement de L'opération de céformation. Il peut etre ainsi obtenu une pièce de bonne précision et de qualité, tout en limitant les manipulations nécessa;res pour sa réalisation. Dans une variante préférée d'exécution, le second contre-mandrin 12 peut etre commandé en déplacement pour serrer le flan, lorsque la molette 8 passe au diamètre choisi D1. La fig. 4 illustre un exemple de réalisation de la commande en déplacement des contre-mandrins, dans lequel ces derniers sont susceptibles d'etre animés de mouvements linéaires alternatifs. Dans cet exemple, le mors 11 du premier contre-mandrin est monté sur l'extrémité d'une tige 16, par l'intermédiaire d'une butée de guidage en rotation 17. La tige 16 est apte à coulisser axialement'dans un corps 18 et constitue la tige d'un piston 19 d'un vérin du type, par exemple, à simple effet. Le piston 19 délimite, avec une paroi transversale du corps 18 et la paroi interne d'une tige tubulaire 20, une chambre 21 à volume variable. Cette chambre 21 communique avec une source de fluide, non représentée, par l'intermédiaire d'un canal d'amenée 22 ménagé axialement dans le corps 18. La tige 16 est sollicitée à revenir dans sa position de repos par un ressort de compression 23. La tige tubulaire 20, qui entoure concentriquement la tige 16, coulisse axialement à l'intérieur du corps 18 et comporte, à son extrémité saillante du corps, une butée 24 de guidage en rotation et d'adaptation du mors annulaire 13. La tige tubulaire 20 constitue la tige de piston d'un vérin, par exemple du type à simple effet, dont la chambre à volume variable 25 est délimitée entre la face transversale arrière de La tige tubulaire et une paroi transversale interne du corps 18. La chambre 25 communique, par un passage radial 26 ménagé dans Le corps 18, avec une source de fluide, non représentée. La tige tubulaire 20 est apte à revenir dans sa position de repos, par L'intermédiaire d'un ressort de compression 27. La fig. 5 illustre une variante de réalisation des moyens de commande en déplacement de la tige tubulaire 20, constitués par un vérin extérieur 28 dont La tige 29 agit sur un prolongement radial 30 présenté par la tige tubulaire 20. Le prolongement radial 30 traverse le corps 18 par une lumière 31 ménagée dans ce dernier. La fig. 6 montre une autre variante d'exécution des moyens de commande en déplacement de la tige tubulaire 20, dans laquelle cette dernière est commandée axialement par un système roue dentée-crémaillère 32, commandé par un vérin extérieur 33, c type à double effet. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : I - Procédé d'usinage par déformation d'un flan métallique (6) à l'aide d'au moins une molette (8) sur un mandrin de revolution (5) entraîné en rotation, consistant à - serrer le flan sur le mandrin par un premier contre-mandrin t10) de serrage localisé à la partie du flan centrée sur l'axe de rotation du mandrin, - exécuter, à partir de la partie du flan serrée par le premier contre-mandrin, une opération de déformation du flan jusqu'à un diamètre déterminé (b1) à l'aide de la molette déplacée selon deux directions, caractérisé en ce qu'il consiste ensuite à - maintenir l'action de serrage du flan à L'aide du premier contre-mandrin (10), - appliquer sur le flan un second contre-mandrin (12) entourant concentriquement le premier et présentant une surface de serrage de conformation géométrique conjuguée de celle du mandrin située en relation avec elle et d'un diamètre extérieur (D) au plus égal au diamètre déterminé (D1), - et poursuivre, à partir du diamètre déterminé (D1), une opération de déformation du flan à l'aide de La molette. 2 - Procédé d'usinage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à asservir la commande du second contre-mandrin (12) au passage de la molette au diamètre déterminé. 3 - Contre-pointe pour le serrage d'un flan métallique (6) sur un mandrin (5) entraîné en rotation et présentant une surface de révolution (57) pour donner la forme au flan par déformation à l'aide d'au moins une molette (8), caractérisée en ce qu'elle comprend - un premier contre-mandrin de serrage (10) comportant un mors (11) dont la surface d'appui (11 ) est coaxiale å l'axe (52) du mandrin et Localisée au voisinage de cet axe, - un second contre-mandrin de serrage (12) entourant coaxialement le premier et présentant un mors annulaire (13) dont la surface de serrage (131) est de conformation géométrique conjuguée de celle du mandrin si tuée en relation avec elle, - et des moyens de commande des contre-mandrins. 4 - Contre-pointe selon la revendication 3, caractérisée en ce que les contre-mandrins coulissent axialement. 5 - Contre-pointe selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque contre-mandrin est commandé par des moyens indépendants. 6 - Contre-pointe selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de commande du premier contre-mandrin sontconstitués par une tige (16) coulissant dans un corps (18), commandée en déplacement axial et supportant, à son extrémité libre, une butée (17) de guidage en rotation et d'adaptation du mors (11). 7 - Contre-pointe selon La revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de commande du second contre-mandrin sont constitués par une tige tubulaire (20) entourant concentriquement La tige (16), commandée en déplacement axial dans Le corps et supportant, à son extrémité libre, une butée (24) de guidage en rotation et d'adaptation du mors annulaire (13). 8 - Contre-pointe selon la revendication 6, caractérisée en ce que la tige (16) de commande du premier contre-mandrin constitue la tige de piston (19) d'un vérin. 9 - Contre-pointe selon La revendication 7, caractérisée en ce que la tige tubulaire (20) constitue La tige de pister d'un vérin. 10 - Contre-pointe selon la revendication 7, caractérisée en ce que La tige tubulaire (20) est commandée en déplacement axial par un vérin (28) agissant sur un prolongement radial (30) solidaire de la tige tubulaire (20) et traversant le corps (18) par une lumière (31). 11 - Contre-pointe selon la revendication 7, caractérisée en ce que la tige tubulaire (20) est commandée en déplacement axial par un système (32) roue dentée-crémaillre commandé par un vérin (33). 12 - Tour équipé d'une contre-pointe conforme à l'une des revendications 3 à 11.