Brevet FR3021566A1 — publié le 20151204

Outillage de presse de découpe adiabatique perfectionné La présente invention se rapporte à un outillage pour presse de découpe adiabatique de produits métalliques plats. Un domaine d'application envisagé est celui de la réalisation de pièces métalliques en grande série. La découpe adiabatique est une méthode de découpe à grande vitesse d'impact, par exemple de 5 à 15 m/s, permettant de réaliser des pièces métalliques dans des produits métallique plats, par exemple, des produits en bande. Son avantage réside dans la qualité de découpe. Grâce à une grande vitesse d'impact de l'outil de coupe sur le produit métallique, on observe une forte élévation de la température du produit métallique au niveau de la bande de cisaillement, et ce, pendant un instant court et à courte distance. Il en résulte un accroissement local de la ductilité du matériau métallique, et partant, une séparation franche du produit cisaillé. Conséquemment, la pièce ainsi obtenue présente une meilleure qualité de ses contours, comparativement aux méthodes traditionnelles de découpe. La mise en oeuvre d'une telle méthode pour découper une même pièce dans une bande métallique, nécessite une presse adaptée et un outillage spécifique. Celui-ci comprend un bâti présentant une partie inférieure formant une embase et une partie supérieure située en surplomb de la partie inférieure. La partie inférieure est équipée d'une matrice, tandis que la partie supérieure est équipée d'un équipage mobile guidé par des colonnes de guidage, l'équipage mobile comprenant un poinçon, lequel est apte à être entraîné à travers la matrice. L'outillage comprend également un serre-flan mobile, solidaire du bâti et de l'équipage mobile. Il est alors destiné à venir porter la bande métallique en appui contre la matrice, lorsque l'équipage mobile est entraîné en translation par impact, afin que le poinçon puisse traverser la bande métallique pour rejoindre la matrice et découper la bande métallique, de manière à en extraire la pièce. L'équipage mobile et le serre-flan sont reliés ensemble par des organes mécaniques compressibles, de manière à ce que le poinçon puisse pénétrer dans le matériau métallique, alors que le serre-flan prend appui dessus. 3021566 2 Cependant, une telle méthode nécessite de mettre en oeuvre une grande quantité d'énergie, et de plus, il s'avère que la vitesse de frappe de l'outil à travers le métal entraîne une dégradation rapide du poinçon et de la matrice. Au surplus, une difficulté résulte de la dissipation de l'énergie non 5 consommée par la découpe. Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention, est de fournir un outillage pour presse de découpe adiabatique, qui permette, non seulement une meilleure utilisation de l'énergie fournie par la presse, mais aussi, de diminuer la vitesse d'usure de la matrice et du poinçon. 10 Dans ce but, la présente invention propose un outillage pour presse de découpe adiabatique d'un produit métallique plat, ledit outillage comprenant, d'une part un bâti présentant une partie inférieure formant embase et une partie supérieure s'étendant en surplomb de ladite partie inférieure, et d'autre part une matrice installée dans ladite partie inférieure formant embase et un 15 ensemble de poinçonnage solidaire de ladite partie supérieure, ledit ensemble de poinçonnage étant mobile en translation vers ladite matrice, ledit outillage comprenant en outre un serre-flan mobile solidaire dudit bâti, ledit serre-flan mobile étant destiné à venir porter ledit produit métallique plat en appui contre ladite matrice, tandis que ledit ensemble de poinçonnage est apte à être frappé 20 pour pouvoir venir découper ledit produit métallique plat à travers ladite matrice. Ledit ensemble de poinçonnage est libre en translation par rapport audit serre-flan de manière à pouvoir venir frapper le seul ensemble de poinçonnage. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en oeuvre d'un ensemble de poinçonnage mobile indépendant du serre-flan, ce qui permet de 25 focaliser l'énergie de frappe ou d'impact, sur le seul ensemble de poinçonnage et non plus sur l'ensemble de poinçonnage et le serre-flan. Par conséquent, pour une énergie fournie par impact, identique à celle qui était fournie selon l'art antérieur pour entraîner l'ensemble de poinçonnage et le serre-flan, une plus grande quantité d'énergie est fournie à l'ensemble de poinçonnage, et 30 partant, permet d'améliorer la qualité de la découpe. Toutefois, il s'avère que 10% à 20% de l'énergie fournie, selon l'art antérieur, n'est pas absorbée par la découpe. Aussi, grâce à l'invention, on peut abaisser sensiblement la quantité 3021566 3 d'énergie fournie au poinçon, pour obtenir une même qualité de découpe. De la sorte, on diminue les coûts d'exploitation de la presse de découpe. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, ledit ensemble de poinçonnage comprend un équipage mobile et un poinçon solidaire dudit 5 équipage mobile, comme on l'expliquera ci-après dans la description détaillée. De plus, ledit poinçon est monté coulissant à travers ledit serre-flan. Il est ainsi lié avec le serre-flan selon une direction transversale, mais totalement libre selon sa direction de mouvement axiale. Avantageusement, ledit bâti comprend des colonnes de guidage pour 10 pouvoir guider ledit ensemble de poinçonnage en translation. Ainsi qu'on l'expliquera ci-après, les colonnes permettent également le maintien des deux parties du bâti. Au surplus, lesdites colonnes permettent, avantageusement, de guider en translation, ledit serre-flan. Selon un mode de réalisation de l'invention privilégié, l'outillage comprend 15 en outre, des organes d'amortissement installés entre ledit ensemble de poinçonnage et ladite partie inférieure pour pouvoir amortir ledit ensemble de poinçonnage. Des organes d'amortissement hydrauliques par exemple, compressibles longitudinalement, permettent d'absorber le surplus d'énergie cinétique de l'ensemble de poinçonnage, lequel est alors inutile à la découpe. 20 C'est en effet ce surplus d'énergie cinétique, qui vient perturber la découpe, car il se transforme généralement en chaleur. Préférentiellement, ledit bâti comprend en outre des butées mécaniques de fin de course installées entre ledit équipage mobile et ladite partie inférieure pour pouvoir interdire le contact entre ledit équipage mobile et ledit serre-flan. 25 Après que les organes d'amortissement hydraulique aient joué leur rôle d'amortissement de l'ensemble de poinçonnage, les butées mécaniques de fin de course sont susceptibles de jouer, en dernier recours, un rôle d'arrêt pour éviter que l'ensemble de poinçonnage ne vienne en contact avec le serre-flan. En outre, ledit bâti comprend des organes élastiquement compressibles 30 installés entre ledit serre-flan et ladite partie supérieure dudit bâti. Ainsi, le serre-flan est comprimé à force contre la bande métallique, qui elle-même est en appui contre la matrice, tandis que les organes élastiquement compressibles sont comprimés. De la sorte, lorsque le poinçon est entraîné en retour vers la 3021566 4 partie supérieure pour être extrait de la bande métallique, cette dernière est maintenue en appui contre la matrice grâce au serre-flan. En effet, en entraînant en mouvement le poinçon vers la partie supérieure du bâti pour l'extraire de la bande métallique, celui-ci tend à entraîner la bande métallique 5 avec lui. Aussi, ledit bâti comprend, avantageusement, des actionneurs commandables montés dans ladite partie inférieure formant embase pour pouvoir entraîner en translation ledit serre-flan vers ladite partie supérieure dudit bâti. Une telle caractéristique permet de relever le serre-flan, en 10 comprimant les organes élastiquement compressibles, pour pouvoir libérer la bande métallique, et la faire avancer d'un incrément pour une nouvelle frappe, comme on l'expliquera plus en détail dans la suite de la description. Préférentiellement, ladite partie inférieure formant embase et ladite partie supérieure dudit bâti forment un ensemble rigide. Les colonnes de guidage 15 permettent notamment de parvenir à ce but. Aussi, elles jouent le double rôle de guidage de l'ensemble de poinçonnage et du serre-flan ainsi que de fixation des parties supérieure et inférieure du bâti. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de 20 l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - l'unique Figure est une vue schématique en coupe axiale d'un outillage conforme à l'invention. L'unique Figure illustre un outillage 10 conforme à l'invention et adapté à 25 être installé sur une presse de découpe adiabatique. Une telle presse se caractérise par la quantité d'énergie cinétique qu'elle est susceptible de fournir, et plus précisément, la vitesse d'actionnement, laquelle est comprise entre 5 m/s et 20 m/s, par exemple 12 m/s. L'outillage 10 comprend un bâti 11 présentant une partie inférieure 12 30 constituant l'embase et une partie supérieure 14 venant s'étendre en surplomb de l'embase. Le bâti 11 présente, entre sa partie inférieure 12 et sa partie supérieure 14, un espace de travail libre 15. La partie inférieure 12 est ici en appui sur une plate-forme 16 de la presse. La seule plate-forme 16 est ici 3021566 5 représentée tandis que les autres éléments de la presse n'apparaissent pas pour la clarté du dessin. L'outillage 10 comprend une matrice 18 installée sensiblement au centre de la partie inférieure formant embase 12. Un orifice de sortie 22 débouche 5 dans la matrice 18. Celle-ci présente une empreinte 24 définissant les contours d'une pièce à réaliser. Cette empreinte 24 est de forme cylindrique et elle traverse de part en part la matrice 18 pour déboucher dans l'orifice de sortie 22 de la partie inférieure 12 formant embase. La matrice 18 est réalisée de manière à ce que 10 la génératrice de la forme cylindrique s'étende verticalement selon la direction verticale V. L'outillage 10 comprend également un ensemble de poinçonnage 25, lequel comprend un poinçon 26 et un équipage mobile 28 duquel il est solidaire. Le poinçon 26 présente une tête 29 et une extrémité de travail 15 opposé 30 formant outil, et il est destiné à coopérer avec la matrice 18. Pour ce faire, il est maintenu axialement en regard de l'empreinte 24 grâce à l'équipage mobile 28, à l'intérieur de l'espace de travail 15. L'équipage mobile 28 comporte deux platines, l'une supérieure 46, l'autre inférieure 48 traversée perpendiculairement par le poinçon 26. La tête du 20 poinçon 29 est alors emprisonnée et prise en étau entre les deux platines 46, 48 grâce à des organes de serrage à vis 50. De la sorte, le poinçon 26 et les deux platines 46, 48 de l'équipage mobile 28, forment un ensemble rigide. En outre, l'outillage 10 comporte également un serre-flan 32 installé dans l'espace de travail 15. Le serre-flan 32 s'étend transversalement et il est relié à 25 la partie supérieure 14 du bâti 11 par l'intermédiaire d'organes élastiquement compressibles 34, par exemple des ressorts à gaz. Le serre-flan 32 est constitué d'une plaque épaisse plane, présentant en son centre, un orifice de passage 36 permettant de recevoir librement à coulissement le poinçon 26. Aussi, l'orifice de passage 36 définit une forme cylindrique correspondant à 30 l'extrémité de travail 30 du poinçon 26. Ainsi, de par la construction de l'outillage 10, l'ensemble de poinçonnage 25, et en particulier le poinçon 26, est totalement libre en translation vis-à-vis du serre-flan 32 selon la direction verticale V. 3021566 6 On observera que la partie supérieure 14 et la partie inférieure 12 formant embase du bâti 11, sont reliées ensemble par des colonnes 44 agencées parallèlement selon la direction verticale V. Ces colonnes 44 permettent également de guider en translation, d'une part le serre-flan 32, et d'autre part 5 l'ensemble de poinçonnage 25, par l'intermédiaire de son équipage mobile 28. Pour ce faire, le serre-flan 32 et l'ensemble de poinçonnage 25, présentent respectivement des orifices de guidage que traversent les colonnes 44. On observera que le nombre de colonnes n'est nullement limité aux deux colonnes 44 apparaissant sur la figure, et qu'il est nécessaire, de mettre en 10 oeuvre au moins quatre colonnes 44 parallèles réparties sensiblement aux 4 coins de l'outil 10 pour obtenir non seulement une meilleure rigidité du bâti 11, mais aussi un meilleur guidage de l'équipage mobile 28 et du serre-flan 32. Une bande métallique 38 est en prise entre la matrice 18 et le serre-flan 32. La bande métallique 38 est entraînée en translation et séquentiellement 15 selon une direction perpendiculaire au plan de la Figure unique. Aussi, pour pouvoir libérer la bande métallique 38, lors de son avancement, le serre-flan 32 est écarté de la matrice 18 au moyen de vérins d'actionnement 40 installés dans l'espace de travail 15. De la sorte, lorsque la bande métallique 38 doit être entraînée en translation selon un incrément prédéfini, les vérins d'actionnement 20 40 sont activés et le serre-flan 32 est écarté de la matrice 18. Dès après que la bande métallique 38 a été entraînée en translation selon ledit incrément prédéfini, les vérins d'actionnement 40 sont relâchés de manière à pouvoir autoriser le serre-flan 32 à venir de nouveau en appui contre la bande métallique 38 et l'appliquer à force contre la matrice 18. 25 En outre, l'outillage 10 comprend des organes d'amortissement 49, et plus précisément des organes d'amortissement hydrauliques, installés entre l'ensemble de poinçonnage 25 et la partie inférieure 12 pour pouvoir amortir l'ensemble de poinçonnage 25, comme on l'expliquera ci-après. Les organes d'amortissement hydraulique 49 s'étendent longitudinalement à travers le serre- 30 flan 32 grâce à des orifices adaptés. Ils présentent une extrémité libre rétractable 51 s'étendant en regard de l'équipage mobile 28. Le serre-flan 32 est bien évidemment libre en translation par rapport aux organes d'amortissement 49. 3021566 7 La figure unique montre un seul organe d'amortissement 49 pour des besoins de clarté. Toutefois, et selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, l'outillage 10 est équipé d'au moins quatre organes d'amortissement 49. Les quatre organes d'amortissement 49 sont par 5 exemple installés respectivement au voisinage des quatre colonnes 44. Au surplus, l'outillage 10 comprend des butées mécaniques 53 de fin de course, installées de la même façon que les organes d'amortissement 49, entre l'équipage mobile 28 et la partie inférieure 12 pour pouvoir interdire le contact entre ledit équipage mobile 28 et ledit serre-flan 32. Aussi, les butées 10 mécaniques 53 traversent le serre-flan 32, sans liaison axiale avec celui-ci, et elles sont incompressibles axialement pour jouer leur rôle de butée. En outre, leur longueur totale est bien évidemment inférieure à la longueur totale des organes d'amortissement 49 au repos, c'est-à-dire en extension, afin qu'elles puissent jouer leur rôle d'arrêt final de l'équipage mobile 28, après que les 15 organes d'amortissement 49 aient pu jouer le leur. Ici encore, la figure représente une seule butée mécanique 53 pour des raisons de clarté. Préférentiellement, au moins quatre butées mécaniques 53 sont mises en oeuvre, par exemple six. Elles sont par exemple installées parallèlement et en rangée par trois, respectivement dans l'alignement de deux 20 paires d'organes d'amortissement 49, lorsque ceux-ci sont au nombre de quatre. On a décrit ci-dessus tous les éléments de l'outil 10 dans leur structure et leurs premières fonctions. Ainsi, lorsque la platine supérieure 46 est frappée selon la flèche F, le seul ensemble de poinçonnage 25 subis une forte 25 accélération, sans affecter le serre-flan 32, et l'équipage mobile 28 est entraîné en translation à grande vitesse en provoquant l'entraînement du poinçon 26 à travers la bande métallique 38 puis de l'empreinte 24. Ainsi, l'extrémité de travail 30 du poinçon 26 vient déformer à grande vitesse la bande métallique 38 selon les contours de la pièce à découper, et 30 partant, il en résulte une découpe franche d'une pièce 42. Dès l'instant où l'extrémité de travail 30 du poinçon 26 pénètre à l'intérieur de l'empreinte 24 de la matrice 18 et que la pièce 42 est détachée de la bande métallique 38, l'équipage mobile 28 par l'intermédiaire de sa platine inférieure 48 vient en 3021566 8 contact, à grande vitesse, avec l'extrémité libre rétractable 51 des organes d'amortissement 49. De la sorte, le surplus d'énergie cinétique de l'équipage mobile 28, est absorbée par les organes d'amortissement 49. Et en dernier ressort, l'équipage mobile 28 est empêché d'entrer en contact avec le serre-flan 5 32 par les butées mécaniques 53 de fin de course. Ensuite, le poinçon 26 et l'équipage mobile 28 sont entraînés en translation dans un sens opposé, tandis que le serre-flan 32 maintient la bande métallique 38 en appui contre la matrice 18. Puis, les vérins d'actionnement 40 sont à nouveau actionnés afin de 10 réaliser un nouveau cycle de découpe. REVENDICATIONS1. Outillage (10) pour presse de découpe adiabatique d'un produit métallique plat (38), ledit outillage (10) comprenant, d'une part un bâti (11) présentant une partie inférieure (12) formant embase et une partie supérieure (14) s'étendant en surplomb de ladite partie inférieure, et d'autre part une matrice (18) installée dans ladite partie inférieure (12) formant embase et un ensemble de poinçonnage (25) solidaire de ladite partie supérieure (14), ledit ensemble de poinçonnage (25) étant mobile en translation vers ladite matrice, ledit outillage (10) comprenant en outre un serre-flan mobile (32) solidaire dudit bâti (11), ledit serre-flan mobile (32) étant destiné à venir porter ledit produit métallique plat (38) en appui contre ladite matrice (18), tandis que ledit ensemble de poinçonnage (25) est apte à être frappé pour pouvoir venir découper ledit produit métallique plat (38) à travers ladite matrice (18) ; caractérisé en ce que ledit ensemble de poinçonnage (25) est libre en translation par rapport audit serre-flan (32) de manière à pouvoir venir frapper le seul ensemble de poinçonnage (25). 2. Outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ensemble de poinçonnage (25) comprend un équipage mobile (28) et un poinçon (26) solidaire dudit équipage mobile (28). 3. Outillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit poinçon (26) est monté coulissant à travers ledit serre-flan (32). 4. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit bâti (11) comprend des colonnes de guidage (44) pour pouvoir guider ledit ensemble de poinçonnage (25) en translation. 5. Outillage selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites colonnes (44) permettent en outre, de guider en translation ledit serre-flan (32). 6. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des organes d'amortissement (49) installés entre ledit ensemble de poinçonnage (25) et ladite partie inférieure (12) pour pouvoir amortir ledit ensemble de poinçonnage (25). 7. Outillage selon la revendication 2 et l'une quelconque des revendications 1 ou 3 à 6, caractérisé en ce que ledit bâti (11) comprend en 3021566 10 outre des butées mécaniques de fin de course installées entre ledit équipage mobile (28) et ladite partie inférieure (12) pour pouvoir interdire le contact entre ledit équipage mobile (28) et ledit serre-flan (32). 8. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 5 caractérisé en ce que ledit bâti (11) comprend des organes élastiquement compressibles (34) installés entre ledit serre-flan (32) et ladite partie supérieure (14) dudit bâti (11). 9. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit bâti (11) comprend des actionneurs commandables 10 (40) montés dans ladite partie inférieure (12) formant embase pour pouvoir entraîner en translation ledit serre-flan (32) vers ladite partie supérieure (14) dudit bâti (11). 10. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite partie inférieure (12) formant embase et ladite 15 partie supérieure (14) dudit bâti (11) forment un ensemble rigide. 20