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"MÉTHODE ET DISPOSITIF DE DÉCOUPAGE D'ORIFICES
DANS DES PIÈCES À TRAVAILLER"
L'invention décrite dans les présentes se rapporte de façon générale à un outil d'alésage muni d'une tête d'alésage rotative permettant de pratiquer un orifice dans une pièce à travailler, et particulièrement à un outil de forage muni d'une lame de coupe à rotation radiale vers l'intérieur montée sur une tête de coupe,
permettant de pratiquer un orifice à dépouille en retirant une débouchure de forme correspondante DONNÉES DE BASE SUR L'INVENTION
De nombreux dispositifs sont utilisés pour effectuer des travaux d'alésage et de découpage sur des pièces à travailler Les dispositifs d'alésage traditionnels utilisent généralement une tête de coupe rotative qui se déplace le long d'un axe tout en pivotant autour de celui-ci pour attaquer une section de la pièce à travailler.
Une lame de coupe sortant de la tête de coupe parallèlement à l'axe, à une certaine distance de celui-ci, pratique l'orifice de façon que la rotation de la tête de coupe entraîne la lame le long d'un trajet circulaire dans un plan perpendiculaire à l'axe L'orifice est pratiqué par une tête de coupe qui s'avance le long de l'axe dans un mouvement de rotation vers la pièce à travailler et attaque cette dernière jusqu'à ce qu'elle l'ait traversée.
Un désavantage important des outils à aléser traditionnels est le fait que l'orifice formé et la débouchure découpée de la pièce à travailler ont des bords latéraux parallèles à l'axe. Ainsi, la débouchure
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tombe souvent dans la pièce à travailler par l'orifice pratiqué./1 est préférable d'éviter une telle situation, surtout dans les cas où l'outil est utilisé pour pratiquer des orifices dans des pièces à travailler creuses moulées par soufflage, puisque les débouchures sont souvent difficiles à récupérer et doivent être retirées à la main.
Pour empêcher les débouchures de tomber dans la pièce à travailler, certains outils d'alésage sont munis d'un dispositif de retenue de la débouchure ou d'une goupille de perçage sur la tête de coupe. La goupille de perçage comprend généralement une section en pointe à tête de flèche. La longueur de la goupille est généralement déterminée en fonction des besoins ; la goupille doit être en mesure de percer la paroi de la pièce à travailler avant que la débouchure n'ait été complètement découpée. Une fois le découpage effectué, la tête de coupe est retirée de la pièce à travailler avec la débouchure.
Les outils d'alésage qui comprennent des mécanismes de rétention de la débouchure traditionnels présentent un désavantage-ils exigent un nouveau calibrage qui peut prendre beaucoup de temps pour tous les types de pièce à travailler afin de permettre d'assurer que la goupille traverse suffisamment la paroi de la pièce à travailler.
Un autre désavantage des outils d'alésage traditionnels est le fait qu'ils ne conviennent pas aux pièces à travailler en plastique moulées par soufflage, comme le polypropylène ou le polyéthylène haute densité, utilisés pour produire des réservoirs d'essence et de liquide de frein en plastique pour le marché de l'automobile, ainsi que d'autres pièces destinées à d'autres marchés.
Le processus de moulage par soufflage produit naturellement des pièces à travailler dont la structure précise diffère d'une pièce à l'autre. Étant donné que les dispositifs d'alésage traditionnels fonctionnent en suivant une série de mouvements préréglés, leur rendement est fonction de l'épaisseur de la paroi de la pièce, de la finition de la surface, de la température du plastique et de
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l'emplacement de la partie de la pièce à découper.
Puisque le processus de moulage par soufflage produit des variations au niveau de l'épaisseur de la paroi, de l'épaisseur de la surface et même de la configuration de la paroi, il est presque impossible de prérégler la plupart des dispositifs d'alésage de façon qu'ils effectuent un découpage optimal sur toutes les pièces d'une ligne particulière Selon les variations de la configuration et/ou de l'épaisseur de la paroi, un autre des désavantages des outils d'alésage existants est le fait que si le système n'est pas installé convenablement, les travaux peuvent commencer sans couplage adéquat de la goupille de perçage et de la débouchure. La débouchure peut ainsi être poussée dans la pièce à travailler et/ou être libérée du dispositif de retenue de la débouchure à l'intérieur de la pièce à travailler quand la tête de coupe est retirée.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
Pour contrecarrer au moins partiellement les désavantages des outils d'alésage traditionnels, la présente invention consiste en un dispositif d'alésage qui, dans les opérations d'alésage, découpe une débouchure aux dimensions trop grosses pour permettre son passage dans l'orifice pratiqué Le dispositif comprend une tête de coupe mobile qui pivote autour d'un axe, possède une lame de coupe disposée radialement vers l'extérieur de l'axe et fait angle vers l'intérieur de celuici.
Le mouvement de la lame de coupe mobile est indépendant du reste de la tête de coupe fixe ; la lame peut être déplacée vers l'avant, radialement vers l'intérieur dans la direction de l'axe et à travers la pièce à travailler pendant les opérations de découpage. À mesure qu'elle tourne, la lame de coupe suit un mouvement radial vers l'intérieur et vers l'avant et découpe une débouchure dans la pièce à travailler. Les parois de l'orifice pratiqué ont une dépouille qui va en s'amenuisant à mesure que s'avance la tête de coupe pendant le découpage L'angle auquel la lame de coupe avance vers l'axe est sélectionné de préférence de façon
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que tous les orifices et débouchures aient des bords à dépouille correspondants (la débouchure ayant un diamètre maximal plus grand que le diamètre minimal de l'orifice).
Les bords à dépouille correspondants de la débouchure et de l'orifice peuvent ainsi empêcher la débouchure de passer dans l'orifice et de tomber dans la pièce, d'où elle devrait éventuellement être retirée manuellement.
L'invention permet en deuxième lieu d'obtenir un dispositif d'alésage qui comprend une tête de coupe mobile et une sonde pour détecter la position de la tête de coupe par rapport à la pièce à travailler et pour positionner la tête de coupe dans la position optimale nécessaire aux travaux de découpage.
L'invention permet en troisième lieu d'obtenir un dispositif d'alésage qui convient particulièrement aux opérations de découpage des onfices dans les parois de pièces à travailler en plastique moulées par soufflage dont l'épaisseur, la hauteur et/ou la configuration de paroi varient.
L'invention se veut aussi une solution permettant d'obtenir un dispositif d'alésage qui peut facilement être adapté pour pratiquer des orifices dans une vaste gamme de pièces à travailler, sans qu'un recalibrage détaillé du dispositif ne s'avère nécessaire avant la reprise des travaux de découpage.
Une version de la présente invention se compose d'un dispositif qui comprend une tête de coupe rotative utilisée pour pratiquer un orifice dans une pièce à travailler. La tête de coupe est montée sur un support à déplacement axial. La tête de coupe peut pivoter et être mue selon un mouvement alternatif le long d'un axe sur le support, entre la position de coupe avancée (la lame de coupe située sur la tête de coupe attaque et découpe la pièce à travailler) et une position retirée (la lame de coupe se retire de la pièce à travailler). Le découpage est effectué par la lame de coupe qui est maintenue à une distance radiale de l'axe
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et projetée vers l'avant de la section fixe de la tête de coupe à un angle incliné vers l'axe.
La lame de coupe se déplace par rapport au reste de la tête de coupe sous l'effet d'un mécanisme d'avancement de la lame. Pendant les opérations de découpage, le mécanisme d'avancement de la lame entraîne la lame de coupe vers l'avant et radialement vers l'intérieur jusqu'à ce que la lame traverse la paroi de la pièce à travailler, dans la même direction générale vers laquelle la lame est inclinée.
L'orifice est ainsi formé par le déplacement de la tête de coupe jusqu'en position de coupe, pUIS par la rotation de la tête de coupe et de la lame de coupe à mesure que le mécanisme d'avancement de la lame fait avancer celle-ci à travers la pièce à travailler. De cette façon, la débouchure est découpée du reste de la pièce à travailler, ce qui permet de former l'orifice
Le mouvement de la lame de coupe, inclinée vers l'axe, produit des bords latéraux à dépouille orientée vers l'intérieur et vers l'axe dans la direction du mouvement vers l'avant de la tête de coupe à mesure qu'elle attaque la pièce à travailler.
Selon l'épaisseur de la paroi de la pièce à travailler et du trait de scie formé par la lame de coupe, l'angle de la dépouille des bords latéraux de la débouchure et de l'orifice peut être sélectionné de façon que les bords latéraux de la débouchure et de l'orifice aient des formes correspondantes (la débouchure ayant un diamètre maximal plus grand que le diamètre minimal de l'orifice pour empêcher que la débouchure puisse être projetée vers l'avant dans l'orifice).
La lame de coupe est d'une longueur précise permettant de limiter son mouvement à travers la pièce à travailler, en vue de retirer complètement la débouchure La lame peut être de construction variée lame mince en forme d'aiguille, lame planaire plate ou lame de forme polygonale. La lame sera préférablement d'une forme relativement triangulaire, avec un profil usiné en dents de requin, et légèrement
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courbée dans la direction de son mouvement rotatif. La lame de coupe saillit du reste de la tête de coupe incliné à un angle de 10 à 500 par rapport à l'axe, de préférence à un angle compris entre 40 et 150, selon l'épaisseur de la paroi de la pièce à travailler et le matériau à découper.
Dans les applications où l'outil d'alésage est utilisé pour pratiquer des orifices dans la paroi de pièces à travailler en plastique moulées par soufflage, par exemple des réservoirs d'essence et de liquide lave-glace pour l'industrie automobile et d'autres produits du même type, il est préférable de munir l'outil d'une sonde de positionnement qui peut identifier la partie à retirer de la pièce à travailler, et peut régler le positionnement de de la tête de coupe avant le découpage.
Grâce à une sonde qui identifie la partie à découper de la pièce à travailler et positionne la tête de coupe par rapport à celle-ci, la lame de coupe peut être placée à un point d'attaque optimal et constant avant le début des opérations de découpage, quelles que soient les variations dans l'épaisseur de la paroi ou l'emplacement de la surface introduites par le processus de moulage par soufflage Ainsi, en raison du mouvement axial et radial vers l'intérieur de la lame de coupe de la présente invention pendant les opérations de découpage, le positionnement initial de la lame de coupe par rapport à la surface de la pièce à travailler est plus important que le positionnement d'un dispositif avec lames de coupe à déplacement axial seulement.
L'ajout d'une sonde de positionnement, qui servira de mécanisme de réglage de la tête de coupe, permet également à l'outil d'être utilisé pour différentes gammes de pièces à travailler, sans qu'il ne soit nécessaire de procéder à un long recalibrage de l'outil, comme c'est le cas pour les outils d'alésage traditionnels.
Le dispositif d'alésage peut également comprendre une goupille de perçage utilisée pour retenir et retirer la débouchure découpée de la pièce à travailler. La goupille de perçage peut par
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exemple sortir de la tête de coupe et fonctionner en concomitance avec la sonde de positionnement pour placer la tête de coupe en position d'attaque dès le contact initial entre la goupille de perçage et la pièce à travailler. Une fois le contact établi avec la pièce à travailler, la goupille de perçage peut être déplacée vers l'avant, à travers la pièce à travailler, sur une distance prédéterminée pour accoupler la partie à découper de la pièce à travailler à la goupille.
Bien que la goupille de perçage offre l'avantage de représenter un mécanisme plus simple de retenue de la débouchure, il faut comprendre que d'autres mécanismes de retenue, comme un dispositif de succion, peuvent également être utilisés si les modifications appropriées sont effectuées.
En conséquence, la présente invention consiste en premier lieu en une méthode visant à utiliser un dispositif d'alésage pour pratiquer un onfice dans une pièce à travailler. Ledit dispositif se compose'
D'un mécanisme de coupe permettant de découper une section de forme généralement circulaire, appelée débouchure, de la pièce à travailler ;
D'un mécanisme de soutien permettant de soutenir le mécanisme de coupe et pouvant être mu vers l'avant et selon un mouvement alternatif le long d'un axe entre la position initiale (la section antérieure du-mécanisme de soutien est projetée vers la pièce à travailler) et une deuxième position (la section antérieure est ramenée vers l'arrière, dans la direction opposée à la pièce à travailler) ;
D'un mécanisme d'entraînement entraînant le mécanisme de coupe dans un mouvement de rotation ; et
D'un mécanisme de retenue permettant de retenir la débouchure et pouvant être activé entre la positon d'attaque initiale, où la section à découper de la pièce à travailler est libérée du dispositif, et
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la position de retenue, où la section de la pièce à travailler est retenue au moyen du mécanisme de retenue.
Le mécanisme de coupe est disposé sur la section antérieure et peut pivoter autour de l'axe. Le mécanisme de coupe comprend une lame de coupe, située à une distance radiale par rapport à l'axe, au moyen de laquelle la rotation du dispositif de coupe fait pivoter la lame de coupe le long d'une course arquée.
La lame de coupe est ensuite projetée vers l'avant à un certain angle par rapport à l'axe, en s'éloignant du mécanisme de soutien, et peut être mue selon un mouvement alternatif entre une position retirée et une position avancée radialement vers l'intérieur par rapport à la position retirée de la lame.
Le dispositif d'avancement de la lame permet le déplacement alternatif de la lame de coupe entre une position retirée et une position avancée. Le dispositif d'avancement de la lame de coupe peut déplacer celle-ci de la position retirée à la position avancée, vers l'avant et radialement vers l'intérieur dans la direction de l'axe à l'angle approximatif auquel la lame est inclinée.
L'orifice est formé en suivant les étapes décrites cidessous :
Positionnement du mécanisme de soutien dans la deuxième position et de la lame de coupe dans la position retirée ;
Déplacement de la section de la pièce à travailler en vue d'aligner celle-ci sur l'axe ;
Déplacement du mécanisme de soutien jusqu'à la position initiale ;
Activation du mécanisme de retenue en position de retenue pour retenir la partie à découper de la pièce à travailler ; et
Activation du mécanisme d'avancement de la lame pour déplacer la lame de coupe vers sa position avancée radialement vers
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l'intérieur à travers la pièce à travailler, pendant que le mécanisme de coupe est mu selon un mouvement de rotation par le mécanisme d'entraînement.
L'attaque de la pièce à travailler par la lame de coupe permet de découper la débouchure de la pièce à travailler pour pratiquer l'orifice. La débouchure et l'onflce auront des bords à dépouille correspondants de manière générale.
En deuxième lieu, la présente invention consiste en un dispositif permettant de pratiquer un orifice dans une pièce à travailler Ledit dispositif se compose :
D'un mécanisme de coupe permettant de découper une section de forme généralement circulaire, appelée débouchure, de la pièce à travailler ;
D'un mécanisme de soutien permettant de soutenir le mécanisme de coupe et pouvant être mu vers l'avant et selon un mouvement alternatif le long d'un axe entre la position initiale (la section antérieure du mécanisme de soutien est projetée vers la pièce à travailler) et une deuxième position (la section anténeure est ramenée vers l'amère, dans la direction opposée à la pièce à travailler) ;
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D'un mécanisme d'entraînement entraînant le mécanisme de coupe dans un mouvement de rotation.
Le mécanisme de coupe est disposé sur ladite section anténeure et peut pivoter autour de l'axe. Il comprend un mécanisme de coupe et d'avancement de la lame espacé radialement par rapport à l'axe et sorti vers l'avant dans la direction opposée au mécanisme de soutien à un certain angle par rapport à l'axe, où la rotation du mécanisme de coupe fait tourner le mécanisme de lame de coupe le long d'une course arquée centrée autour de l'axe.
Le mécanisme d'avancement de la lame permet de faire avancer le mécanisme de lame de coupe à la fois vers l'avant et
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radialement vers l'intérieur dans la direction de l'axe à l'angle approximatif auquel la lame de coupe est inclinée.
Une goupille de perçage mobile mue selon un mouvement alternatif peut se déplacer entre une position avancée et une position retirée vers l'arrière dans la direction opposée à la position la plus avancée. La goupille saillit vers l'avant de la section antérieure du mécanisme de soutien à une position espacée radialement vers l'intérieur par rapport à la course arquée vers l'axe
Le mécanisme de positionnement peut être activé pour déplacer la goupille entre les positions avancée et retirée
La goupille possède une section en pointe élargie et une longueur déterminée de façon que lorsque le mécanisme de soutien est déplacé en position initiale et que la goupille est déplacée en position avancée, la section en pointe perce et traverse la partie de la pièce à travailler de façon à l'accoupler à la goupille.
Une fois le mécanisme de soutien en position Initiale, le mécanisme d'avancement de la lame peut être activé pour faire passer le mécanisme de la lame de coupe rotative à travers la pièce à travailler et former l'orifice de façon que la débouchure et l'orifice aient tous deux des bords à dépouille généralement correspondants
En troisième lieu, la présente invention consiste en un dispositif d'alésage permettant de pratiquer un orifice dans une pièce à travailler.
Le dispositif se composera :
D'un mécanisme de coupe rotatif permettant de découper des débouchures de forme généralement circulaire dans la pièce à travailler ;
D'un mécanisme de soutien du mécanisme de coupe qui possède une section antérieure mobile et peut être mu selon un mouvement alternatif le long d'un axe entre la position initiale où la section antérieure est placée dans la direction de la pièce à travailler, et
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une deuxième position où la section antérieure s'éloigne de la pièce à travailler ;
D'un mécanisme d'entraînement qui déplace le mécanisme de coupe dans un mouvement de rotation ;
et
D'un mécanisme de retenue qui tient la débouchure et peut être déplacé entre une position de retenue où il retient la débouchure découpée de la pièce à travailler pour l'empêcher de tomber dans l'orifice, et une position de dégagement où le dispositif libère la débouchure.
Le mécanisme de coupe est disposé sur la section antérieure du mécanisme et peut pivoter autour d'un axe. Il comprend une lame de coupe et un mécanisme d'avancement de la lame. La lame est espacée radialement par rapport à l'axe et saillit vers l'avant du dispositif de soutien à un angle incliné vers l'axe. La rotation du mécanisme de coupe fait tourner la lame de coupe le long d'une course fortement arquée.
Le mécanisme d'avancement de la lame de coupe entraîne cette dernière dans un mouvement vers l'avant et radialement vers intérieur et vers l'axe à l'angle approximatif auquel la lame de coupe est inclinée.
Quand le mécanisme de soutien est en position initiale, le mécanisme d'avancement de la lame peut être activé pour permettre à la lame d'attaquer la pièce à travailler pendant que le dispositif de coupe tourne, afin de découper la débouchure dans la pièce à travailler et de pratiquer un orifice L'onfice et la débouchure auront des bords à dépouille généralement correspondants.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres avantages de l'invention seront illustrés par les descriptions suivantes et les dessins qui les accompagnent
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La FIG. 1 est une vue de face en coupe partielle d'un dispositif d'alésage réalisé conformément à la version préférée de l'invention, avec un assemblage de tête de coupe en position initiale entièrement retirée.
La FIG. 2 est une vue de face en coupe partielle du dispositif d'alésage montré à la FIG. 1, avec l'assemblage de tête de coupe en position avancée jusqu'à la position de repérage de la pièce à travailler.
La FIG. 3 est une vue schématique de face partielle agrandie de l'assemblage de la tête de coupe montré à la FIG 2, avec une goupille de perçage en position de retenue de la débouchure, avant le découpage.
La FIG. 4 est une vue latérale en coupe partielle de l'assemblage de la tête de coupe montré à la FIG 3
La FIG. 5 est une vue latérale en coupe partielle de l'assemblage de la tête de coupe montré à la FIG 3, avec la lame de coupe introduite dans la pièce à travailler
La FIG. 6 est une vue latérale en coupe partielle de la tête de coupe montrée à la FIG. 3, avec l'assemblage de la tête de coupe retiré en position initiale et une goupille d'abattement en pnse sur la débouchure.
La FIG. 7 est une vue en coupe partielle agrandie de la pièce à travailler, de la goupille de perçage et de la tête de coupe pendant les travaux de découpage effectués à l'aide de l'outil d'alésage montré à la FIG. 1.
La FIG. 8 est une vue en coupe partielle agrandie de la pièce à travailler et de la goupille de perçage, après les opérations de découpage et avant le retrait de l'assemblage de la tête de coupe en position retirée.
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DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES DESSINS
La FIG. 1 montre un dispositif d'alésage (10) utilisé pour pratiquer un ou plusieurs orifices dans la paroi d'une pièce à travailler (12), conformément à la version préférée de l'invention.
La FIG. 1 montre le dispositif (10) comprenant un assemblage de tête de coupe (14), un assemblage de tige (16), un moteur d'entraînement (18) et un assemblage de glissière (20). Dans la version préférée montrée dans les figures, la pièce à travailler (12) est placée verticalement sous l'assemblage de la tête de coupe (14). L'assemblage de la tête de coupe (14) est déplacé vers l'avant le long d'un axe vertical A 1, et vers le bas pour attaquer et découper une débouchure circulaire (22) de la pièce à travailler (12).
La pièce à travailler (12) n'a pas à être placée verticalement sous le dispositif (10) Selon l'emplacement où l'orifice (11) est pratiqué, la présente invention peut très bien permettre à l'assemblage de la tête de coupe (14) d'être déplacé vers l'avant le long d'un axe horizontal ou incliné pour attaquer la pièce à travailler (12).
Comme le montrent les Figures 1 et 2, l'assemblage de la tête de coupe (14) est soutenu à la position la plus basse et la plus avancée de l'assemblage de tige (16). L'assemblage de tige (16) tout entier et l'assemblage de tête de coupe (14) sont mus selon un mouvement alternatif le long de l'assemblage de glissière (20) dans la direction de l'axe A1 L'assemblage de tige (16) comprend un logement extérieur en acier ou en aluminium (26) ainsi qu'une tige cylindrique creuse allongée (28) La tige (28) mobile à l'intérieur du logement (26) est orientée verticalement par rapport au centre axial de la tige (28) et coaxialement par rapport à l'axe A 1. La tige (26) peut pivoter autour de cet axe.
Un arbre cylindrique (30) est Installé sur l'assemblage de tige (16) et s'avance verticalement par le centre creux de la tige (28)
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L'arbre (30) est maintenu à une distance radiale vers l'intérieur de la tige (28) et aligné sur l'axe A1 au moyen d'une paire de raccords (32a, 32b) situés aux extrémités supérieure et inférieure de l'assemblage de tige (16). L'arbre (30) peut être déplacé de façon axiale dans la tige (28) ; la tige (28) peut pivoter librement autour de l'arbre (30).
Conformément à la description détaillée des présentes, la Figure 1 montre bien l'arbre (30) accouplé à son extrémité supérieure à un assemblage de sonde (132) et à un mécanisme d'entraînement pneumatique (38) La partie inférieure de l'arbre (30) est formée de trois sections dont le diamètre diminue progressivement (34a, 34b, 34c). L'extrémité la plus avancée de la section (34a) est munie d'un épaulement à projection radiale de dimension supérieure (35a). L'extrémité la plus avancée de la section (34b) est munie d'un épaulement à projection radiale de dimension supérieure (35b).
Le mouvement vertical de l'arbre (30) est actionné par le mécanisme d'entraînement pneumatique (38), tel qu'illustré à la Figure 1, accouplé à l'extrémité arrière supérieure de l'arbre (30) Ce mécanisme, tel qu'expliqué plus loin dans les présentes, est utilisé pour contrôler l'avancement et/ou le retrait de la lame de coupe pendant les travaux de découpage.
Le moteur d'entraînement (18) est fixé sur le flanc du logement (26). Il peut être activé pour entraîner la tige (28) dans un mouvement de rotation autour de l'axe A 1 au moyen d'une tringlerie de moteur (36). Ainsi, l'assemblage de tige (16) est couplé à l'assemblage à glissière (20) de façon que l'assemblage de tige en entier (16), l'assemblage de coupe (14), le moteur d'entraînement (16), l'arbre (30) et le mécanisme d'entraînement pneumatique (38) soient mus selon un mouvement alternatif en tant que mécanisme unique dans la direction verticale, soit vers l'avant et vers le bas dans la direction de la pièce à travailler (12), soit vers l'arrière et vers le haut dans la direction opposée à la pièce à travailler (12).
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La FIG. 3 montre l'assemblage de la tête de coupe (14), monté sur l'extrémité la plus avancée de la tige (28), ce qui permet sa rotation autour de l'axe A1. L'assemblage de la tête de coupe (14) est formé de trois sections séparées de façon axiale : une plaque d'ancrage supérieure (42) située près de l'extrémité arrière de la pièce à travailler (12) ; une plaque de guidage avancée (44) située près de la pièce à travailler (12) ; et une plaque de came (46) placée entre la plaque d'ancrage (42) et la plaque de guidage (44).
Deux arbres de guidage cylindriques en acier calmé parallèles disposés de façon axiale (48a, 48b) relient la plaque de guidage (44) à la plaque d'ancrage (42). Les arbres de guidage (48a, 48b) passent dans des alésages (50a, 50b) de taille correspondante formés dans la plaque de came (46). La plaque de came (46) peut être déplacée le long des arbres (48a, 48b) dans la direction de l'axe A1 par rapport à chacune des plaques (42,44).
Un ressort hélicoïdal (51) disposé autour de chaque arbre de guidage (48a, 48b) entre la plaque de came (46) et la plaque de guidage (44) est calibré pour se mettre en prise dans chacune des plaques (46,44) et maintenir de façon résiliente la plaque de came (46) à une certaine distance de la plaque de guidage (44).
Les plaques d'ancrage (42), de came (46) et de guidage (44) comprennent des alésages creux qui se prolongent de façon axiale (52,54, 56). Les alésages creux (52,54, 56) ont un diamètre radial légèrement plus élevé que les sections correspondantes (34a, 34b, 34c) de l'arbre (30), ce qui permet un mouvement relativement libre de la tête de coupe autour de l'arbre (30). Comme l'illustrent les Figures 4 à 6, les extrémités antérieure (52) et postérieure (54) de l'outil d'alésage ont un diamètre supérieur (60,62) qui permet l'entrée de l'épaulement (35a) de l'arbre (34a) D'autre part, les extrémités antérieure (54) et postérieure
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(56) de l'alésage ont un diamètre supérieur (64,66) qui permet l'entrée de l'épaulement (35b) de l'arbre (34b).
La plaque d'ancrage (42) est accouplée à l'extrémité antérieure de la tige (28) au moyen de vis d'assemblage (58) espacées (Figure 4). Grâce à cette conception, la plaque d'ancrage (42) est entraînée dans un mouvement de rotation dans un plan généralement perpendiculaire à l'axe A 1. La tige (28) est entraînée dans un mouvement de rotation par le moteur d'entraînement (18). Les autres sections de l'assemblage de la tête de coupe (14) sont également entraînées dans un mouvement de rotation autour de l'axe A 1 par la tige (28), par le couplage de la plaque de came (46) à la plaque de guidage (44) et de la plaque de came (46) aux plaques (42,46) au moyen des arbres de guidage (48a, 48b).
Le découpage des pièces à travailler est effectué par une lame de coupe (70) qui, comme le montrent les Figures 3 et 4, comprend une pointe généralement triangulaire (72) formée à partir d'une pièce d'acier rapide avec un profil usiné en dents de requin, une forme légèrement conique et un pied de lame (74) de forme généralement ronde La forme de la pointe (72) montrée à la Figure 3, bien que facultative, a l'avantage d'avoir une lame à deux bords coupants (76a, 76b) qui se font face pour permettre le découpage dans des directions opposées.
La Figure 4 montre l'installation de la lame de coupe (70) sur le reste de l'assemblage de la lame de tête (14). La lame de coupe (70) remplaçable est située à l'extrémité postérieure d'un porte-lame allongé de forme généralement cylindrique (82). La lame (70) est maintenue en place au moyen du pied (74) introduit dans une douille de forme complémentaire (80) se trouvant à l'extrémité antérieure du portelame allongé de forme cylindrique (82). Une vis de blocage (84) (Figure 7) maintient la lame (70) en place. Comme l'indique l'illustration du
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porte-lame (82), la lame (70) est maintenue en place de façon que la pointe (72) s'avance parallèlement aux bords allongés du porte-lame (82). Le dispositif de retenue de la lame de coupe (70) dans le portelame (82) permet de simplifier le remplacement des lames usées.
Comme l'indique bien la FIG. 3, le porte-lame (82) s'avance vers le haut jusque dans une paire de doigts espacés de forme généralement rectangulaire (88,90). Une goupille de came (92) entre les doigts (88, 90) est dirigée vers l'extrémité supérieure du porte-lame (82) qui, tel que décrit plus loin dans les présentes, fonctionne de concert avec la plaque de came (46) pour permettre le passage de la lame (70) dans la pièce à travailler (12) au cours des opérations de découpage. La plaque de came (46) et la plaque de guidage (44) sont actionnées de concert pour guider le mouvement de la lame de coupe (70) pendant les opérations de découpage
La Figure 4 montre bien la plaque de guidage (44), qui possède un canal ou un orifice de guidage cylindrique (98) ménagé le long d'un axe A2.
L'onflce de guidage (98) ménagé dans la plaque (44) possède une section transversale de forme généralement ronde et est légèrement plus grand que le porte-lame (82). L'orifice de guidage (98) est ménagé dans la plaque entre une ouverture dans la partie supérieure de la surface postérieure (100) de la plaque (44), à un point se trouvant à une distance radiale de l'axe A1, et une ouverture dans la partie avant de la surface antérieure (102) de la plaque (44), orientée radialement vers l'intérieur par rapport à l'ouverture supérieure. L'orifice (98) est orienté en pente vers l'avant à partir de l'arrière de la plaque (44) jusqu'à l'avant avec l'axe A2, et incliné vers l'axe A1 selon un angle variant entre 3 et 160, de préférence d'environ 7 par rapport à l'axe A1.
Le portelame (82) est glissé dans l'orifice (98), aligné sur l'axe A2 et incliné vers l'avant dans la direction de l'axe A1.
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La plaque de came (46) comprend, sur sa surface antérieure, une âme de guidage planaire (106). L'âme de guidage (106) saillit radialement de l'axe A 1 et possède une épaisseur sélectionnée en vue de permettre le mouvement entre les doigts (88,90) selon les indications de la Figure 3. Une fente de came (108) aux dimensions suffisantes pour accueillir la goupille (92) qui vient s'y glisser est formée dans l'extrémité antérieure (110) de l'âme (106) La fente (108) saithe de l'extrémité (110) vers l'arrière selon un angle incliné vers l'axe A1 de 200 à 40", de préférence d'environ 30". Les Figures 4 à 6 montrent la plaque de came (109), qui comprend une deuxième âme de guidage (109) positionnée de façon axiale dans la direction opposée à la première âme de guidage (106).
Bien qu'elle ne soit pas essentielle, cette deuxième âme (109) identique à la première (106) permet d'équilibrer la plaque de came (46). Bien qu'on ne puisse le voir sur les illustrations, cette deuxième âme (109) permettrait d'obtenir un dispositif (10) avec deux lames de coupe (70). La plaque de guidage (44) devrait être modifiée pour comprendre une deuxième fente de guidage
Dans la version précédente, la lame de coupe (70) est accouplée au reste de l'assemblage de la tête de coupe (14) à une position de fonctionnement se trouvant à une certaine distance radiale vers l'extérieur par rapport à l'axe A 1. La lame (70) peut être glissée par rapport à la plaque de guidage (44), avec le porte-lame (82) glissé dans l'orifice de guidage (98) de façon que l'âme de guidage (106) soit introduite entre les doigts porteurs (88,90)
et la goupille de came (92) située dans la fente de came (108). Les angles opposés de l'inclinaison de la fente de came (108) et de l'orifice de guidage (98) permettent un déplacement alternatif du porte-lame (82) dans la fente (92) le long de l'axe A2 quand l'espacement entre la plaque de guidage (44) et la plaque de came (46) varie. De plus, les angles de la fente de came (108) et de l'orifice de guidage (98) permettent de bien accoupler le porte-lame
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(82) aux plaques (44,46) pour empêcher le porte-lame (82) de glisser de l'assemblage de la tête de coupe (14).
Avec la configuration montrée à la Figure 4, la rotation de la tige (28) entraîne la lame de coupe (70) dans un mouvement de rotation le long de la course arquée d'un cercle centré sur l'axe A 1 et symétrique par rapport à celui-ci.
Une goupille de perçage (114) est placée à l'extrémité antérieure de la section de l'arbre (35c) alignée sur l'axe A1. La goupille de perçage (114) est accouplée à l'extrémité de la section (35c) au moyen d'un raccord fileté (39 sur la Figure 5). La goupille (114) comprend une pointe antérieure élargie en forme de flèche (116) qui saillit au-delà de la surface avant (102) de la plaque (44), à une certaine distance de la pointe de la lame de coupe (70) Quand une pression est exercée vers l'avant, la pointe élargie (116) perce la partie de la pièce à travailler (12) alignée sur l'axe Al.
Ensuite, les épaulements (118) de la pointe (116) orientées vers l'arrière relient la section de la pièce à travailler (12) à la goupille (114) La goupille de perçage (114) peut être mue selon un mouvement alternatif le long d'un axe Al si l'arbre (30) est disposé, par rapport à l'assemblage de la tête de coupe (14), entre une position avancée montrée à la Figure 5, où la pointe (114) est avancée par rapport à la plaque de guidage (44) pour permettre l'attaque par la pointe (112) de la pièce à travailler (12), et une position retirée, montrée à la Figure 6, où la pointe (116) est déplacée vers l'arrière.
Les Figures 4 à 6 illustrent bien l'une des trois goupilles d'abattement (120) que l'on retrouve sur la goupille (114) et qui saillissent de la surface avant (102) de la plaque de guidage (44). Dans la version illustrée, les goupilles d'abattement (120) peuvent être déplacées de façon axiale et sont maintenues à une position avancée grâce à un ressort résilient (123) Les goupilles d'abattement peuvent également être disposées à l'extrémité antérieure d'un plongeur à
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déplacement alternatif qui peut être avancé jusqu'à une position d'attaque de la débouchure où la goupille (120) est déplacée vers l'avant.
Les Figures 1 et 2 illustrent bien le mouvement alternatif de l'assemblage de tige (16), de l'assemblage de la tête de coupe (14) et du moteur d'entraînement (18) dans la direction de l'axe A 1 sur l'assemblage de glissière (120). Une rampe allongée (124), alignée dans sa direction longitudinale sur l'axe A 1, est aménagée sur le logement (26). La rampe (124) est munie de douilles de guidage (126) qui permettent le glissement contrôlé dans la direction de l'axe A 1 pendant le couplage du logement (26) et de l'assemblage de glissière (16).
Le mouvement de glissement de la rampe (124) et de l'assemblage de tige (16) par rapport à la douille de guidage (126) est généré par l'activation d'un cylindre à verrouillage pneumatique (127) La désactivation du cylindre de verrouillage (127) permet de prévenir tout déplacement de l'assemblage de tige (16) par rapport à l'assemblage de glissière (20). Bien que la figure montre un cylindre de verrouillage (127), d'autres dispositifs permettant de déplacer l'assemblage de tige (16) peuvent être également utilisés, par exemple des cylindres hydrauliques ou des châssis et pignons entraînés par moteur.
La sonde (132), disposée à l'extrémité postérieure de l'arbre (30), est accouplée par des moyens électroniques au mécanisme d'activation et/ou de désactivation du cylindre de verrouillage (127). La sonde (132) est activée de façon optique par le mouvement vers l'amère de l'arbre (30) par rapport à l'assemblage (16) qui s'oppose à la résilience d'un ressort à boudin (134). Cela se produit par exemple lorsque l'extrémité avancée de la goupille (114) attaque initialement la surface de la pièce à travailler (12), pendant que l'assemblage de tige (16) est abaissé par le cylindre (127).
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Pendant l'utilisation du dispositif (10), le cylindre de verrouillage (127) est initialement activé pour déplacer l'assemblage de tige (16), l'assemblage de la tête de coupe (14) et le moteur d'entraînement (18) vers le haut, jusqu'à la position initiale, selon la Figure 1.
Le cylindre d'entraînement pneumatique (38) est activé pour permettre le retrait total de l'arbre (30) et à entraîner l'épaulement (35a) dans la niche (60) et l'épaulement (35b) dans la niche (64). À mesure que l'arbre (30) se retire, l'accouplement de l'épaulement (35b) avec la plaque (46), combiné avec la résilience des ressorts (51), déplace la plaque (46) par rapport aux plaques (42,44) le long de l'axe A1, de façon que l'espace entre les plaques (42) et (46) soit minimisé, tout en permettant d'assurer l'obtention d'un espacement maximal entre les plaques (46) et (44) Le déplacement vers le haut de la plaque de came (46) par rapport à la plaque de guidage (44) retire la lame de coupe (70) en accouplant la toile (106) avec la goupille (92).
La pièce à travailler (12) est placée ensuite sous l'assemblage de la tête de coupe (14) avec la section de la pièce à travailler (12) qu doit également être retirée, c'est-à-dire la débouchure (22), alignée sur l'axe A1 et centrée par rapport à celui-ci
L'opération de découpage est ensuite lancée en faisant avancer l'assemblage de tige (16), l'assemblage de la tête de coupe (14) et l'assemblage du moteur (18) sur l'assemblage de glissière (20), dans la direction de la pièce à travailler (12).
Avec la pièce à travailler en position (12), le cylindre pneumatique (127) est activé pour faire descendre l'assemblage de tige (16) de façon à déplacer l'arbre (30) vers l'avant le long de l'axe A 1 Dès que la goupille de retenue de la débouchure (114) entre en contact avec la pièce à travailler (12), l'arbre (30) est repoussé contre le ressort (134), ce qui active la sonde (132) et, du même coup, désactive le cylindre (127).
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Le cylindre (127) verrouille ainsi l'assemblage de tige (16) dans la position illustrée à la FIG 2, avec la goupille de perçage (114) attaquant la surface supérieure de la pièce à travailler (12). La lame de coupe (70) se trouve à proximité de celle-ci.
Le moteur d'entraînement (18) est activé pour faire tourner la tige (28) au moyen d'une tringlerie de moteur (36) qui entraîne du même coup la tête de coupe (14) et la lame de coupe (70) dans un mouvement de rotation autour de l'axe A1. Le mécanisme d'entraînement pneumatique (38) est ensuite activé pour déplacer l'arbre (30) vers l'avant sur environ 30 mm.
Tandis que l'arbre (30) s'avance sur les premiers 15 mm, la goupille (114) s'avance, déplaçant ainsi la pointe élargie (116) vers le bas pour percer la surface de la pièce à travailler (12) en vue de la coupler au dispositif (10) selon la FIG 3 À mesure que l'arbre (30) s'avance sur les derniers 15 mm, l'épaulement (35a) de l'arbre (30) est accouplé avec la section (62) pour faire avancer la plaque de came (46) le long de l'axe A1 contre les ressorts (51) et vers la plaque de guidage (44). À mesure que la plaque de came (46) se déplace vers la plaque de guidage (44), la goupille de came (92) du porte-lame (82) se déplace vers le haut jusque dans la fente de came (108).
Le déplacement relatif vers l'avant de la plaque de came (46) entraîne l'avancement radial vers l'intérieur du porte-lame (82) et de la lame de coupe (70) le long de l'axe A2 dans la direction de l'axe A 1, tandis que le porte-lame (82) glisse le long de l'orifice de guidage (98). L'orientation inclinée de l'orifice de guidage (98) et de la fente de came (108) fait avancer la lame de coupe rotative (70) dans la pièce à travailler (12) le long de l'axe A2, approximativement selon le même angle que l'angle auquel la lame de coupe (70) est inclinée par rapport à la pièce à travailler (12).
L'avancement de la lame de coupe rotative (70) dans la pièce à travailler (12) permet ainsi de découper la débouchure
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(22) du reste de la pièce à travailler (12) pour pratiquer l'orifice désiré (11).
À la fin des travaux de découpage et une fois que la débouchure (22) a été complètement formée, le cylindre de verrouillage pneumatique (127) est activé à nouveau et l'assemblage de tige (16), la tête de coupe (14) et l'assemblage du moteur (18) sont déplacés vers le haut et vers l'arrière, dans la direction opposée à la pièce à travailler (12) pour revenir à leur position Initiale sur l'assemblage de glissière (20). Tandis que l'assemblage de tige (16) est déplacé vers le haut, les épaulements (118) de la pointe élargie (116) de la goupille de perçage (114) attaquent la section Inférieure de la débouchure (22) pour la retirer de l'orifice (11).
Avec l'assemblage de tige (16) revenu en position initiale et la pièce à travailler finie (12) retirée du dispositif d'alésage (10), le cylindre pneumatique (38) est retiré pour ramener l'épaulement (35b) dans la niche (64) et l'épaulement (35a) dans la niche (60) Une fois l'arbre retiré (30), les ressorts (51) maintiennent la plaque de came (46) en place en lui conférant leur résilience, à une certaine distance de la plaque de guidage (44), pour obtenir l'espacement relatif montré aux Figures 3 et 4.
À mesure que la plaque de came (46) et la plaque de guidage (44), s'éloignent l'une de l'autre, le porte-lame (82) est glissé vers l'arrière le long de l'orifice de guidage (98) dans la direction de l'axe Incliné A2, par l'accouplement de la goupille de came (92) dans la fente de came (108). Le mouvement vers l'arrière du porte-lame (82) permet ainsi de retirer la lame de coupe (70) de la surface supérieure de la pièce à travailler (12), jusqu'à la position entièrement retirée Illustrée aux Figures 3 et 4.
Dans cette configuration, la pointe de la lame de coupe (72) est déplacée vers le haut et radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe A 1, de façon que la pointe de la lame (72) sot disposée vers
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l'arrière le long d'un axe à partir de la pointe élargie (116) de la goupille de perçage (114).
À mesure que la goupille (114) se déplace vers le haut, la débouchure (22) est déplacée contre les goupilles d'abattement (120) de façon à être retirée de la goupille de perçage (114) et déplacée vers le bas, au-delà de la pointe (116) de la façon illustrée à la FIG. 6.
L'utilisation d'une lame de coupe (70) inclinée selon un angle par rapport à l'axe A1 et d'un porte-lame (82) qui glisse à l'intérieur de l'orifice de guidage (98) pour faire avancer la lame (70) dans la direction à laquelle elle est inclinée, permet de diminuer le risque que la débouchure (22) passera dans l'onfice pratiqué (11) et tombera dans la pièce à travailler (12)
Les FIG. 7 et 8 montrent en détail la course de la lame de coupe (70) dans la paroi de la pièce à travailler (12), de même que la débouchure (22) ainsi formée.
Comme l'illustrent bien les Figures 5 et 7, à mesure que la plaque de came (46) avance le long de l'axe A1 par rapport à la plaque de guidage (44), le mouvement de glissement du porte-lame (82) dans l'orifice de guidage (98) déplace la pointe de la lame (72) essentiellement le long de l'axe A2 vers l'avant à une inclinaison d'environ 70 par rapport à l'axe A1 Selon l'épaisseur de la paroi de la pièce à travailler (12), l'axe A2 peut être également incliné par rapport à. l'axe A 1 selon un angle variant entre 10 et 45 ; pour les pièces à travailler moulées par soufflage utilisées dans l'industrie automobile, l'angle d'inclinaison souhaité varie entre 40 et 150.
La direction de l'avancement de la pointe de la lame (72), combinée au profil en dents de requin de la lame de coupe (70), permet de produire une débouchure (22) et un orifice (11) à dépouille vers l'intérieur dans la direction de la course de la lame de coupe (comme l'illustre bien la FIG. 8). Le profil en dents de requin de la lame de coupe est préféré en raison de sa courbe légère qui est essentiellement la
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même que la courbe de la course arquée le long de laquelle la lame (70) tourne
De plus, en raison du déplacement en angle de la lame de coupe (70) dans la pièce à travailler (12), les bords à dépouille de la débouchure (22) et de l'orifice (11) ont une forme correspondante.
Ainsi, l'angle de déplacement vers l'intérieur de la lame de coupe (70) est sélectionné de façon que la section supérieure à diamètre plus large de la débouchure obtenue (22) possède un rayon R plus grand que le rayon r de la section inférieure au diamètre plus petit de l'orifice (11).
Avec cette conception, la débouchure (22) qui est obtenue est trop grande pour passer dans l'orifice (11), ce qui élimine à toutes fins pratiques le risque que la débouchure puisse tomber dans la pièce à travailler par inadvertance
L'utilisation d'une sonde (132) de verrouillage de tout l'assemblage de tige en position optimale avant que la goupille de perçage (114) ne soit déplacée dans la pièce à travailler (12), en vue d'effectuer le découpage, permet de s'assurer que l'assemblage de la tête de coupe (14) et la goupille de perçage (114) sont en position de fonctionnement optimale, peu Importe les variations de surface entre les différentes pièces à travailler.
Bien que l'utilisation d'une sonde (132) et d'une sonde de verrouillage (127) en tant que mécanisme de sondage et de verrouillage soit préférée, d'autres mécanismes de sondage et/ou de verrouillage peuvent être utilisés, conformément aux explications données dans les pages a-après.
Bien que la version préférée de la présente invention utilise un moteur d'entraînement (18) pour permettre la rotation continue de la lame de coupe (70) tandis que cette dernière est accouplée à la pièce à travailler (12), Il faut noter que la lame de coupe (70) pourrait également être mue par un mouvement de rotation après être entrée en contact avec la pièce à travailler (12), ou encore être mue dans l'une de deux
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directions de rotation, selon les propriétés matérielles et la température de la pièce à travailler et la construction précise de la lame.
Bien que les figures illustrent l'invention avec une seule lame de coupe à profil usiné en dents de requin, il faut garder à l'esprit que différentes lames de coupe de diverses formes pourraient être utilisées, conformément aux explications données dans les pages ciaprès.
Bien qu'une version préférée de l'invention ait été décrite dans les présentes, d'autres versions peuvent être élaborées. Les spécialistes du domaine pourront trouver de nombreuses versions différentes et apporter de nombreuses modifications. Pour obtenir une définition de cette invention, il faut se reporter aux revendications en annexe.