Brevet FR2890877A1 — publié le 20070323

Description L'invention se rapporte à une presse pour découper une pièce en acier trempé dans 5 un outil comportant une lame supérieure et une lame inférieure et à un procédé correspondant pour découper une pièce en acier trempé. Dans ce genre de presses, on se heurte au problème du choc provoqué par la coupe, choc de coupe qui doit être amorti autant que possible dans le but de réduire le bruit, mais aussi en raison de la tension qui en résulte pour l'outil et la machine. Le choc de coupe est dû au fait que, lors de la coupe, la pièce n'offre une résistance appréciable que sur une certaine profondeur de pénétration de l'outil de coupe dans ladite pièce. C'est dans cette zone que la pièce est coupée et la force de coupe relativement importante qui se manifeste alors agit sur le coulisseau, ce qui provoque un écrasement sous pression élastique de l'ensemble du coulisseau et une élongation élastique du cadre de la presse. Lorsque l'outil de taille a dépassé une certaine profondeur de pénétration (partie de cisaillement), il y a rupture du reste du matériau (partie de rupture résiduelle). En raison de la faible résistance, on observe une détente de l'ensemble du coulisseau soumis à une compression élastique et du cadre dilaté de la presse, ce qui provoque ce que l'on appelle le choc de coupe. Pour amortir ce choc de coupe, il est connu de monter, à côté de l'outil sur le plateau de la machine ou dans l'outil concerné, des amortisseurs de choc de coupe qui fonctionnent de façon hydraulique par déplacement d'un liquide hydraulique à travers un étranglement ou au moyen de ressorts. Le document DE 41 21 142 Al décrit une presse avec un plateau de machine, un coulisseau se déplaçant par va-et-vient et une plaque de fixation, le coulisseau et la plaque de fixation étant dotés de dispositifs de fixation pour fixer l'outil, ainsi qu'avec un système d'amortissement du choc de coupe, comprenant plusieurs amortisseurs du choc de coupe montés encastrés dans le plateau de la machine et qui peuvent être actionnés à l'aide de colonnes de réglage réglables dans le sens longitudinal. Ces colonnes de réglage sont logées, selon la position de montage des amortisseurs de choc de coupe, dans un élément mobile qu'on peut faire pénétrer dans un espace de travail de la presse et dont on peut le ressortir. Les dispositifs connus d'amortissement du choc de coupe visent à produire une force de freinage s'opposant à la détente brusque de la presse durant la phase de rupture de coupe. Le document DE 78 09 007 U1 présente une presse hydraulique dans laquelle la surface utile du piston de contre-pression est égale ou supérieure à la surface utile du piston de la presse, et dans laquelle l'unité de contre-pression peut être alimentée et précontrainte par la pression hydraulique de travail du piston du cylindre du coulisseau de la presse, avec l'unité piston-cylindre de contre-pression montée dans le même axe à côté du piston-cylindre du coulisseau de la presse, le piston de contrepression étant relié par une barre de liaison au piston du coulisseau de la presse, laquelle barre présente à son extrémité extérieure la butée qui coopère avec le piston de contre-pression. Le but ainsi recherché est d'empêcher pratiquement tout déplacement du coulisseau de la presse au moment où commence la rupture par découpage et d'obtenir l'immobilisation de la presse lorsqu'elle heurte la butée réglable. Mais, étant donné que la butée se trouve en haut sur le coulisseau, le choc de coupe qui se produit ne peut pas être suffisamment amorti, et, en particulier, cette construction ne permet pas de réaliser une commande différenciée à l'intérieur de la presse. Lorsqu'il s'agit de découper des matières dures, donc pour découper de l'acier trempé avec une dureté de par exemple 1 400 MPa, notamment pour découper des tôles trempées très résistantes relativement minces ou des éléments avec une épaisseur de tôle par exemple de 2 mm, le problème du choc de coupe s'aggrave encore du fait que l'on a besoin de forces très élevées sur une très courte distance. Souvent, l'opération de découpage se fait sur moins d'un tiers de l'épaisseur de la tôle. À cela s'ajoute le fait qu'il faut réduire au maximum les bavures lors du découpage. Une méthode courante pour réduire les forces lors du découpage consiste donc à recourir à la coupe dite par cisaillement. Dans ce cas, les lames supérieure et inférieure sont disposées inclinées l'une par rapport à l'autre de telle sorte que l'opération de découpage se fait progressivement, comme avec une cisaille, non pas simultanément sur toute la ligne de coupe, mais en suivant le profil de hauteur. Mais le cisaillement présente l'inconvénient que les lames doivent pénétrer suffisamment profondément, au niveau de l'endroit à attaquer en premier, dans la pièce et dans la lame opposée jusqu'à ce que des zones actives plus tard en raison de la coupe par cisaillement aient également découpé la tôle. Compte tenu de la pénétration, une partie nettement plus importante de la surface latérale des éléments de coupe subit une usure due à l'important frottement entre la tôle et l'acier de l'outil. Qui plus est, comme une face des éléments de coupe présente une forme superficielle différente de celle de la pièce à découper, il se produit des gauchissements et des couples ayant un effet défavorable sur le processus de coupe. L'objectif de l'invention est donc de concevoir une presse comme celle décrite précédemment pour découper une pièce en acier trempé qui soit adaptée aux contraintes de la découpe de pièces en métal dur, et un procédé de découpage correspondant. L'invention atteint cet objectif du fait que, dans l'outil de presse, il est prévu au moins un élément d'écartement qui forme une butée fixe pour le déplacement de la presse. Cet élément d'écartement est dimensionné de telle sorte que le déplacement de la presse est bloqué le plus près possible après la zone de coupe et il est placé à l'intérieur de l'outil aussi près que possible d'une zone de coupe. Grâce à une telle presse selon l'invention, on peut renoncer à la coupe par cisaillement. À la place, la presse dispose d'une lame supérieure et d'une lame inférieure qui reposent sur toute leur longueur sur une pièce à découper et exercent également sur toute leur longueur une force de coupe adaptée. Dès le moment où la pièce n'est plus découpée, mais se rompt, la presse se pose sur les pièces d'écartement qui se trouvent dans l'outil. Le mouvement de la presse se trouve ainsi stoppé, ce qui évite que la presse subisse, audelà de la distance fixée, une postoscillation due au choc provoqué par la coupe. La butée sur les pièces d'écartement définit la distance maximale que la presse peut parcourir. Le dispositif d'amortissement du choc de coupe, connu de l'état de la technique, ne fait que freiner une presse, il ne peut pas éviter une légère postoscillation. Dans un mode de réalisation particulier, la pièce à résistance élevée doit être découpée avec une fente entre les lames supérieure et inférieure aussi faible que possible, de préférence nulle, pour éviter les bavures. Compte tenu de la faible épaisseur de la tôle et des forces élevées, il se peut aussi qu'une légère postoscillation de la presse entraîne une pénétration de la lame supérieure dans la lame inférieure, détruisant ainsi l'outil de coupe. Ceci est évité dans l'outil conforme à l'invention grâce aux éléments d'écartement fixes prévus dans l'outil. La presse proprement dite est soumise à des flexions. C'est pourquoi, en particulier pour les plateaux de presse de grandes dimensions, il est important que les éléments d'écartement soient situés aussi près que possible du point de coupe, de manière à pouvoir amortir le choc de coupe là où il se produit. Dans le cas contraire, même si le choc de coupe est amorti dans la zone des éléments d'écartement, cela n'empêche pas la presse de se cintrer dans d'autres zones en raison des oscillations, ce qui entraîne des dommages. Contrairement aux amortisseurs de choc de coupe habituels, les éléments d'écartement fixes sont en mesure d'absorber intégralement le mouvement de la presse. De plus, il est également possible d'intégrer un amortisseur de choc de 35 coupe dans un élément d'écartement fixe. Cet amortisseur de choc de coupe freine alors le déplacement de la presse avant qu'il ne se s'achève lors de la butée sur l'entretoise. En outre, dans un outil à plusieurs étages dans une presse avec un déplacement de presse uniforme, il est possible de prévoir plusieurs outils avec plusieurs points de coupe et pour chacun ses propres éléments d'écartement, lesquels fonctionnent de façon décalée dans le temps. Pour cela, des moyens sont prévus pour qu'au moins un outil puisse buter contre un élément d'écartement de façon décalée dans le temps par rapport à un autre outil. Il devient ainsi possible de réduire la valeur absolue de la force de coupe et, ainsi, la valeur absolue du choc de coupe et du niveau sonore. Un serre-flan et un fond de matrice mobile peuvent être prévus pour la lame inférieure et pour la lame supérieure respectivement. L'invention concerne également un procédé pour couper une pièce en acier trempé au moyen d'une presse avec un outil comportant une lame supérieure et une lame inférieure, procédé dans lequel la presse avance jusqu'à ce que les lames pénètrent dans la pièce, la presse, lorsque la pièce cède, s'appuie sur au moins un élément d'écartement, et le mouvement de la presse en direction de la coupe est arrêtée par l'élément d'écartement. II est préférable de régler la fente entre la lame supérieure et la lame inférieure de sorte qu'elle soit aussi faible que possible, si possible même nulle. Lorsque plusieurs zones de coupes et plusieurs éléments d'écartement sont prévus à l'intérieur de la presse, il est préférable qu'au moins une zone de coupe découpe et bute contre l'élément d'écartement de façon décalée dans le temps par rapport à une autre zone de coupe. L'invention est décrite plus en détail ci-dessous à l'aide des figures qui montrent: Figure 1 la construction de base de la presse (1) conforme à l'invention avec des éléments d'écartement (12) ; Figures 2a, b et c le déroulement de la procédure de fermeture de la presse (1) ; Figures 3a, b et c le déroulement de la procédure de fermeture de la presse (1) avec un générateur d'énergie donné (10) ; Figures 4a, b et c le déroulement de la procédure de fermeture de la presse (1) avec un dispositif d'amortissement du choc de coupe intégré dans l'un des éléments d'écartement (13) ; Figures 5a, b et c le déroulement de la procédure de fermeture de la presse (1) avec trois zones de découpage (17, 18, 19) se fermant de façon décalée dans le temps. La figure 1 montre une vue en coupe d'une presse (1) conforme à l'invention. Un coulisseau (2) est entraîné par un dispositif d'entraînement non représenté. Un outil supérieur (5) et un outil inférieur (4) sont placés entre le coulisseau (2) de la presse et le plateau (3) de la presse. L'outil supérieur (5) est équipé d'une lame supérieure (7) et d'un serre-flan (8), ce serre-flan (8) étant soumis à une force par un générateur d'énergie (10). Une lame iinférieure (6) est montée dans l'outil inférieur (4). Un fond de matrice mobile (9) pouvant être alimenté en énergie se trouve à côté de cette lame inférieure (6). Pour cela, le fond de matrice mobile (9) est relié à un générateur d'énergie (10). Une pièce à usiner (11) repose sur la lame inférieure (6) et le fond de matrice mobile (9). La presse (1) conforme à l'invention comporte quatre éléments d'écartement (12) qui peuvent arrêter un mouvement de fermeture de la presse (1). Les figures 2a à c illustrent le déroulement de la fermeture de la presse (1). Lorsque la presse (1) se trouve en position ouverte, la pièce (11) repose sur la lame inférieure (6) et le fond de matrice mobile (9). Lorsque le coulisseau (2) de la presse se déplace vers le plateau de la presse (3), le serre-flan (8) avance légèrement par rapport à la lame supérieure (7) (figure 2a) et commence par se poser sur la pièce (11) pour la fixer dans l'outil (4, 5). Au moment où la lame supérieure (7) arrive sur la pièce à usiner (11), il faut que l'intégralité de la force de découpage soit appliquée sur toute la longueur des lames (6, 7). Pour générer l'énergie requise, on peut avoir recours à différents types de générateurs d'énergie (10), tels que ressorts à disques, ressorts à gaz comprimé ou cylindres hydrauliques à régulation. Les figures 2 représentent des cylindres hydrauliques à régulation. Les pièces d'écartement (12) sont encore ouvertes (figure 2b). À la figure 2c, la pièce à usiner (11) se rompt le long de la ligne de coupe résiduelle. Les pièces d'écartement (12) reposent les unes contre les autres. La presse (1) subit une atténuation des tensions du fait de la disparition de la résistance de coupe. Mais étant donné que les pièces d'écartement (12) sont disposées à proximité immédiate de la zone de coupe à l'intérieur de l'outil (4, 5), la presse ne peut pas osciller dans la direction de la coupe. Tout contact entre les lames (6, 7) au niveau du point de coupe est donc exclu. De ce fait, les lames (6, 7) peuvent être réglées l'une par rapport à l'autre avec une très faible fente, de préférence sans aucun espace. Autrement dit, l'espace séparant les plans de coupe parallèles des deux lames (les faces des lames qui sont perpendiculaires à la pièce à couper et qui se font face) est aussi faible que possible, voir même nul auquel cas les plans de coupe sont alignés comme sur par exemple sur les figues 2. Cela conduit à une coupe plus fine avec une formation réduite de bavures sur la pièce (11). En outre, le montage (1) conforme à l'invention permet de diminuer l'usure, le bruit produit et le choc de coupe. Les figures 3a à c illustrent la presse (1) conforme à l'invention durant sa fermeture avec un autre générateur d'énergie (100), dans le cas présent un ressort. Les figures 4a à c illustrent un autre mode de réalisation de la presse (1) conforme à l'invention pendant le mouvement de fermeture. À la place des éléments d'écartement fixes (12), on monte un amortisseur supplémentaire de choc de coupe dans l'élément d'écartement (13). Une butée (14) peut se déplacer sur une certaine distance dans une autre butée (15). Ce faisant, la butée (14) repousse par exemple un liquide se trouvant dans la butée (15) dans un récipient à liquide muni d'un réservoir compensateur de pression (16). Pendant le mouvement de fermeture de la presse (1), l'outil supérieur (5) se pose à plat sur la butée (14). Durant l'opération de découpage, la butée (14) est poussée en direction de la butée (15) et repousse ainsi le liquide se trouvant dans la butée (15) (figure 4b). De cette façon, le mouvement de fermeture de la presse (1) au moment de la rupture de la pièce (11) est d'abord freiné, avant d'être totalement arrêté lorsque la butée (14) vient se poser sur la butée (15). L'important ici encore est, contrairement à ce qu'on obtient avec un dispositif courant d'amortissement du choc de coupe, non seulement de freiner, mais également de stopper entièrement le mouvement de la presse à proximité de la zone de coupe. Les figures 5 montrent une autre variante de l'invention, à prendre en considération dans le cas d'outils à plusieurs étages ou de plateaux de presse de grandes dimensions. Un plateau de presse (3) comporte plusieurs outils (17, 18, 19) pouvant être pilotés et alimentés en énergie séparément. Tous ces outils (17, 18, 19) se déplacent vers le plateau (3) de la presse sous l'action d'un seul coulisseau (2). Chacun des outils (17, 18, 19) comporte une zone de coupe, des pièces d'écartement (120, 121, 122) étant prévues dans chacun desdits outils. Les outils (17, 18, 19) peuvent être commandés par exemple au moyen d'éléments mécaniques tels que poussoir ou cames. Dans les figures 5a à c l'outil central (18) peut être piloté au moyen de cylindres hydrauliques supplémentaires (20) de telle sorte qu'il commence à couper avant les outils (17, 19). Dans ce cas, l'outil central (18) se pose également en premier sur la pièce d'écartement (121) qui lui est attribuée. La force de coupe est appliquée par le cylindre hydraulique (20). À la suite de la coupe dans l'outil (18), c'est au tour des outils (17, 19) de découper, une postoscillation de la presse (1) étant évitée grâce au fait que les outils (17, 19) viennent se poser sur les pièces d'écartement (120, 122). Le reste du déplacement de la presse au niveau de l'outil central (18) se fait par l'intermédiaire des cylindres hydrauliques (20) en ouvrant les soupapes (21) équipant ces cylindres hydrauliques (20) ce qui permet de repousser le liquide. De cette façon, on parvient à réduire la valeur absolue de la force de coupe et, partant, également du choc de coupe et le niveau de bruit. Le travail de coupe est réparti avec moins d'énergie sur une distance plus longue. Étant donné que, par exemple, les presses mécaniques peuvent atteindre leur force nominale déjà, par exemple, 12,5 mm avant le point mort bas, il devient ainsi possible de mieux exploiter la puissance de la presse (1). Liste des références: 1 Presse 2 Coulisseau de la presse 3 Plateau de la presse 4 Outil inférieur Outil supérieur 6 Lame inférieure 7 Lame supérieure 8 Serre-flan 9 Fond de matrice mobile Générateur d'énergie 11 Pièce à usiner 12 Élément d'écartement 13 Élément d'écartement 14 Élément de butée Élément de butée 16 Récipient pour fluide avec compensateur de pression 17 Zone de coupe 35 18 Zone de coupe 19 Zone de coupe Cylindre hydraulique 21 Soupape Générateur d'énergie 120 Élément d'écartement 121 Élément d'écartement 122 Élément d'écartement Revendications 1. Presse (1) pour découper une pièce (11) en acier trempé dans un outil (4, 5) comportant une lame supérieure (7) et une lame inférieure (6), caractérisée en ce qu'il est prévu dans l'outil (4, 5) au moins un élément d'écartement (12, 13) qui forme une butée fixe pour le déplacement de la presse. 2. Presse (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément 10 d'écartement (12, 13) est dimensionné de telle sorte que le déplacement de la presse est bloqué le plus près possible après la zone de coupe. 3. Presse (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élément d'écartement (12, 13) est placé à l'intérieur de l'outil (4, 5) aussi proche que possible de la 15 zone de coupe. 4. Presse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un élément d'amortissement du choc de coupe est intégré dans l'élément d'écartement (13). 5. Presse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la fente entre la lame inférieure (6) et la lame supérieure (7) est réglée aussi fine que possible. 6. Presse (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que la fente entre la lame inférieure (6) et la lame supérieure (7) est nulle. 7. Presse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que plusieurs outils (17, 18, 19) avec des zones de découpe et des éléments d'écartement (120, 121, 122) sont prévus, des moyens étant prévus pour qu'au moins un outil (18) puisse buter contre un élément d'écartement (121) de façon décalée dans le temps par rapport à un autre outil (17, 19). 8. Presse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce 35 qu'un serre-flan (8) est prévu pour la lame inférieure (6) et un fond de matrice mobile (9) est prévu pour la lame supérieure (7). 9. Procédé pour couper une pièce (11) en acier trempé au moyen d'une presse (1) dans un outil (4, 5) comportant une lame supérieure (7) et une lame inférieure (6), caractérisé en ce que la presse (1) avance jusqu'à ce que les lames (6, 7) pénètrent dans la pièce (11), en ce que la presse (1) lorsque la pièce (11) cède s'appuie sur au moins un élément d'écartement (12, 13), et en ce que le mouvement de la presse (1) en direction de la coupe est arrêté par l'élément d'écartement (12, 13). 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la fente entre la 10 lame supérieure (7) et la lame inférieure (6) est réglée aussi faible que possible. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la fente entre la lame supérieure (7) et la lame inférieure (6) est nulle. 12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que plusieurs zones de coupes (17, 18, 19) et plusieurs éléments d'écartement (120, 121, 122) sont prévus à l'intérieur de la presse (1) et en ce qu'au moins une zone de coupe (18) coupe et bute contre l'élément d'écartement (121) de façon décalée dans le temps par rapport à une autre zone de coupe (17, 19).