Brevet FR2676189A1 — publié le 19921113

Dans les techniques d'emboutissage, on utilise couramment et de longue date, des outils en fonte et, depuis une époque plus récente, des outils sont réalisés par moulage de résine synthétique chargée sur un modèle de forme complémentaire à outil à obtenir. Les techniques modernes d'études par ordinateur de formes complexes, notamment de formes de carrosserie, rendent possible de déterminer au moyen d'ordinateurs puis de mémoriser sur des supports appropriés, toutes les données susceptibles de correspondre à la forme d'une pièce à réaliser. Les données ainsi mémorisées permettent de réaliser des modèles avec une grande précision de l'ordre de quelques 1/100 mm. Il est ensuite possible de mettre en oeuvre pour tout d'abord projeter une couche de surface ou gelcoat en résine synthétique puis couler le corps de l'outil afin de constituer un outil de presse. La technique ci-dessus conserve tout son intêret mais est relativement longue à mettre en oeuvre car il faut d'abord réaliser un modèle comme élément intermédiaire avant la réalisation de l'outil et il faut tenir compte du retrait que peuvent présenter les résines lors de leur polymérisation. Il y a donc une dégradation de la précision par rapport à la définition numérique d'origine. La présente invention crée un nouveau procédé de fabrication d'un outil défini à partir de données numériques enregistrées sur un support, et cela en utilisant des outils de coupe bon marche. du genre de ceux qui sont mis en oeuvre pour l'usinage de métaux légers. En outre, selon l'invention, l'outil est obtenu pour ensuite etre éventuellement réparé ou modifié au moyen d'un usinage automatique ou manuel. Conformément à l'invention, le procédé pour la fabrication d'outils pour presse à emboutir comportant au moins un poinçon est caractérisé en ce que ledit poinçon est réalisé à partir d'une ébauche en résine synthétique chargée d'agrégats métalliques, ladite ébauche ayant au moins sa surface de travail usinée directement par un centre d'usinage controlé par un dispositif à commande numérique CN, lui-même piloté par des informations numériques d'un support, issu d'un centre de calcul. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés. La fig. 1 est une élévation schématique d'une ébauche d'outil et d'un dispositif pour sa réalisation. La fig. 2 est une élévation schématique analogue à la fig. 1 illustrant une modification. La fig. 3 est une coupe-élévation schématique d'un jeu d'outils pour presse à emboutir. La fig. 4 est une coupe-élévation schématique d'une variante de la fig. 3. Selon le procédé de l'invention, on prépare tout d'abord une ébauche d'outil 1 de préférence en polyuréthanne bien que d'autres résines notamment des composés époxydes puissent être utilisés. L'ébauche est réalisée à partir de plaques 2 ou planches qui sont chargées d'agrégats métalliques, de préférence d'agrégats d'aluminium Dans une réalisation connue les agrégats sont mélangés à la résine alors qu'elle est encore liquide et sont répartis par malaxage pour constituer un produit homogène exempt de porosité. La coulée dans un moule des plaques 1 et leur polymérisation, sont éventuellement effectués sous vide. Dans le cas d'utilisation de résine polyuréthanne et d'agrégats d'aluminium, on obtient des plaques ou planches de texture homogène dont la température d'utilisation peut dépasser 100 C, ces plaques ayant un très faible coefficient de dilatation et une très faible reprise d humidité. On sait obtenir des plaques ou planches présentant : - une masse volumique comprise entre 1,6 et 1,75, (de préférence 1,68), - une dureté Shore D comprise entre 88 et 90 à 200C 2 - une tenue thermique (TG en TMA) de 118 à 120 C, - un coefficient de dilatation thermique linéaire de 29,8.10#2mm/mmI#C, - une reprise en eau inférieure à 0,1%, - une résistance à la compression comprise entre 700 et 750 da N/cm2 à 20 C, - une résistance à la flexion comprise entre 595 et 600 da N/cm2 à 20 C. Des plaques ou planches de cette nature sont réalisées sous forme de parallélépipède rectangle de 595 x 400 x 55 mm ou 595 x 400 x 105 mm par la société française T2L Chimie. Une opération suivante selon l'invention pour la réalisation de l'ébauche 1 consiste à coller des planches ou plaques soit en les disposant verticalement, comme représenté à la fig. 1, soit en les disposant horizontalement comme représenté à la fig. 2. Le collage est réalisé en mettant en oeuvre des colles à base de polyuréthanne ou des colles a. deux composants époxydes compatibles avec la matière de la planche utilisée. Les plaques sont maintenues sous pression pendant le collage qui peut être effectué a. la température ambiante Une colle appropriée est vendue par la société T2L Chimie sous la référence C12/DS. Il est avantageux que les colles soient également chargées de poudre métallique de même nature que celles servant de charge à la résine constitutive des plaques ou planches 2. Après séchage et polymérisation complète des colles, l'ébauche constitue un bloc homogène. Comme le montrent les fig. 1 et 2, on s'efforce d'assembler les plaques ou planches 2 pour que l'ébauche 1 présente un dessus la aussi proche que possible de la surface 3 à réaliser et qui doit constituer la face travaillante de l'outil. Une opération suivante de réalisation consiste à former au moins un plan de référence 4 qui, au dessin, est constitué par le dessous de l'ébauche 1. On forme également des cavités de fixation 5 par exemple des mortaises pour permettre ensuite la pose de tenons ou de barrettes de fixation. Après exécution des opérations préliminaires ci-dessus, l'ébauche 1 est amenée à un centre d'usinage 6 piloté par un dispositif à commande numérique CN, lui-même piloté par les informations numériques contenues par un support 7, par exemple un ruban numérique contenant des informations numériques directement issues d'un calculateur, du genre de ceux qui sont utilisés couramment dans la technique dite de calcul assisté par ordinateur CAO Les outils 6a du centre d'usinage 6, par exemple des fraises, permettent l'exécution de la surface de travail 3a avec une precision très grande, généralement inférieure au 1/10e de mm. Des usinages auxiliaires peuvent autre réalisés, par exemple des cavités 8. pour la mise en place et le collage de blocs 9 (fig. 3) auxquels sont fixées des pièces de manutention 10. La fig. 3 montre que l'outil réalisé, comme décrit ci-dessus, peut être directement monté sur une table 11 d'une presse à emboutir, en disposant des tenons 14 dans les cavités de fixation 5. A la fig. 3, l'outil comportant la surface de travail 3 se présente sous la forme d'un poinçon. Il est éventuellement possible de réaliser la matrice, par exemple la matrice 12, de même façon que décrite ci-dessus, mais il est aussi possible que la matrice soit fabriquée par moulage notamment en béton de résine en utilisant la face de travail 3 comme modèle. La fabrication de matrice en béton de résine étant bien connue n'est pas décrite plus en détail, la différence essentielle selon l'invention résidant dans le fait que le poinçon fabriqué et usiné, comme expliqué ci-dessus, est utilisé à la fois en tant que modèle et comme outil de travail pour l'emboutissage de pièces en tale métallique notamment en tôle d'acier et/ou d'aluminium. La fig. 4 illustre une variante selon laquelle la table 11 d'une presse et le plateau mobile 13 sont munis de bâtis 14 respectivement 15, par exemple en béton de résine voir en béton ordinaire armé ou non. Les bâtis 14, 15 délimitent chacun un évidement 16 respectivement 17 ou un logement dans lesquels sont mis en place des outils 11 et 12 réalisés comme décrit ci-dessus aux références 1 et 2. Cette disposition permet de réduire au strict nécessaire le volume de résine chargée, par exemple de résine polyuréthanne chargée d'agrégats d'aluminium, ce qui permet de réduire très sensiblement le prix de l'outil terminé tout en conservant la grande précision obtenue par usinage, directement à partir d'un centre d'usinage à commande numérique Supplémentairement comme le montre aussi la fig. 4, il est possible que les outils 11 et 12 soient montés de façon amovible dans les bâtis 14, 15 et soient immobilisés dans les logements 16, 17 par des organes de verrouillage 18 d'une nature appropriée. Il est possible de cette manière, de munir une presse de bâti 14, 15 et de changer les parties travaillantes en résine chargée et usinée sans nécessiter de mise au point particulière. La réalisation de la fig 4 est particulièrement avantageuse étant donné que les résines polyuréthannes chargées d'agrégats d'aluminium ont une densité faible, voisine de 1,2, de sorte que leur manutention est aisée. La réalisation selon la fig. 4 permet, supplémentairement encore, la mise en place sur les bâtis 14, 15 de serre-flans 19 et le cas échéant, d'outils de détourage. Les serre-flans 19 peuvent, si on le désire, être réalisés de même manière que les outils 11 et 12 et comportent, si besoin est, des charges additionnelles pour permettre par exemple un glissement. Des charges de graphite peuvent être prévues en complément aux charges métalliques. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la fabrication d'outils pour presse à emboutir comportant au moins un poinçon, caractérisé en ce que ledit poinçon est réalisé à partir d'une ébauche en résine synthétique chargée d'agrégats métalliques, ladite ébauche (1) ayant au moins sa surface de travail (3) usinée directement par un centre d'usinage (6) controlé par un dispositif à commande numérique ON, lui-même piloté par des informations numériques d'un support (7), issu d'un centre de calcul. 2 - Procédé de fabrication suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'ébauche (1) est réalisée par des plaques ou planches (2) en polyuréthanne ou en composé époxyde chargé d'agrégats métalliques 3 - Procédé de fabrication suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les agrégats métalliques sont en aluminium. 4 - Procédé de fabrication suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les plaques ou planches (2) constitutives de l'ébauche (1), sont collées entre elles dans une disposition qui est indifféremment verticale ou horizontale. 5 - Procédé de fabrication suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la résine chargée d'agrégats métalliques est une résine présentant - une masse volumique comprise entre 1,6 et 1,75, (de préférence 1,68), - une dureté Shore D comprise entre 88 et 90 à 20 C, - une tenue thermique (TG en TMA) de 118 à 120 C, - un coefficient de dilatation thermique linéaire de 29,8.10#2mm/mm/#C, - une reprise en eau inférieure à 0,1%, - une résistance à la compression comprise entre 700 et 750 da N/cm2 à 20'C, - une résistance à la flexion comprise entre 595 et 600 da N/cmt à 200C. 6 - Procédé de fabrication suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les plaques ou planches sont collées sous pression au moyen d'une colle polyuréthanne ou d'une colle constituée par un composé époxyde à deux composants compatible avec la matière des planches utilisées. 7 - Procédé de fabrication, caractérisé en ce qu'un outil, réalisé conformément à l'une des revendications 1 à 6, est mis en oeuvre en tant que modèle pour la réalisation d'un outil complémentaire en matière moulée notamment en béton de résine moulé. 8 - Procédé de fabrication, caractérisé en ce que les outils, réalisés conformément à l'une des revendications 1 à 6, présentent des cavités de fixation pour des tenons ou autres organes de fixation à la table (11) et au plateau (13) d'une presse. 9 - Procédé de fabrication, caractérisé en ce que les outils réalisés conformément à l'une des revendications 1 à 6 sont disposés dans des logements (16, 17) des bâtis (14, 15), eux-mêmes fixés à la table (11) et au plateau (13) de la presse. 10 - Procédé de fabrication suivant l'une des revendications l-à 9, caractérisé par au moins un serre-flan également fabriqué en résine chargée d'agrégats métalliques pour coopérer avec les outils (11, 12) formant respectivement poinçon et matrice. 11 - Procédé de fabrication suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par une charge additionnelle en graphite ou analogue incluse dans la résine synthétique au moins des serre-flans pour favoriser le glissement des parties des pièces à emboutir.