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" Procédé et dispositifs pour la fabrication de pièces rainurées "
L'invention concerne un procédé et des dispositifs pour la fabrication de pièces rainurées, plus particulièrement d'outils rainurés. Les rainures de ces pièces peuvent être de section cylindrique ou aussi conique et sont exécutées soit paral- lèlement à l'axe du cylindre, soit selon une hélice allongée au- tour du cylindre. Le but de ces rainures est avant tout de favo- riser l'enlèvement des copeaux par l'outil et aussi de former des arêtes de coupe au droit des points de transition entre les rainures et les surfaces restantes intermédiaires, ou de rendre coupantes les surfaces interrompues du cylindre même.
Ces outils
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sont connus sous les noms de tarauds, alésoirs, peines, fraisas à queue, etc.
La réalisation des rainures de ces outils s'est faite jusqu'à présent exclusivement par enlèvement de ratière, après avoir usiné une queue ou tige sur une partie de la barre forgée ou laminés de départ, par quoi le diamètre de la pièce usinée s'en trouve notablement réduit. L'étape suivante consiste à fraiser les rainures, et finalement à affûter les tranchants des arêtes, et dans le cas de tarauds, celui du filet également.
La phase la plus importante est bien la formation des rainures. Diverses méthodes ont déjà été préconisées pour rem- placer par des procédés de déformation sans enlèvement de matière ceux, nuisibles 8, la résistance de la pièce, consistant à enlever des passas à la fraise.
Les inconvénients des fraises à rainurer de telles pièces ou outils sont particulièrement importants dans les casde rainures en hélice, par lefait que, outre l'affaiolis- sement de la section transversale, les fibres longitudinales laminées ou forcées sont sectionnées, ce qui provoqua des déchiru- res ou donne fréquemment lieu à la rupture de l'outil.
Dans le but d'éviter ces inconvénients, on a déjà appliqué la, méthode suivante; les rainures sont fraisées parallè-
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lement a l'axe, la nièce est ensuite façonnée li, température de forgeage dans un moule, puis-finalement, dans un deuxième moule, les surfaces comprises entre les rainures sont tordues en hélice.
Cette méthode est cependant excessivement complexe et lente, et déforce le noyau de la pièce, qui devient par ce fait désavanta- geuse à l'emploi, et c'est pourquoi cette méthode ne permet pas d'éviter les autres inconvénients qui résultant encore actuelle- ment de l'emploi des autres méthodes de travail connues.
nfin, il a été révélé de façonner des rainures par
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l'dY'?1)101 'Ol'tllâ "L' - l 1 l a .''S poinçons a surfaces frontales de travail bombées, travaillant a froid dans la pièce,
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un travail en phases alternées permettant aussi de façonner le filet d'un taraud. Le mécanisme du poinçon formant les rainures travaille alors avec celui du poinçon à former le filet, alterna- tivement dans et contre la pièce froide respectivement.
La matière des rainures va être ainsi refoulée vers les bandesde métal in- termédiaires à ces rainures, sans être limitée à la périphérie, après quoi le filet est pressé dans la surface des bandes de sé- paration.'
Cette méthode est cependant inutilisable pour les pièces en acier rapide moderne, par suite des caractéristiques à froid du métal, le travail à froid ne pouvant s'appliquer qu' .aux matériaux doux, qu.i ne conviennent pas pour faite des outils à haute résistance. Pour réaliser à chaud les outils d'acier ra- pide, il est toutefois impraticable de refouler sans la limiter la matière vers les bandes intermédiaires aux rainures, car lors du martelage du filet, ces bandes seraient élargie-s par aplatis- sement, abstraction faite du manque de précision.
De plus, par toutes les méthodes semblables de refoulement par pression exté- rieure, l'allongement de la pièce est inévitable, ce qui contribue encore à diminuer la précision. Finalement, ce procédé est abso- lument inapplicable à l'exécution de certaines pièces rainurées décrites plus loin.
Conformément à l'invention, le procédé ouvre une voie toute nouvelle en matière de fabrication des outils du genre décrit. La caractéristique essentielle de l'invention réside dans le fait que des outils ou organes refouleurs semblables à des poinçons et entourant la pièce sur tout son pourtour, refoulent la matière de ladite pièce, amenée à l'état forgeable en' direction périphérique, radiale et axiale vers les espaces intermédiaires aux rainures, en sorte que la quantité de matière détachée par la' forme refouleuse est nulle. Cette phase de plus s'exécute à la manière d'une phase de forgeage rapide.
Les outils refouleurs semblables à des poinçons exécutent des mouvements perpendiculai- res à l'axe de la pièce, simultanément et desmodromiquement, à
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cadence très rapide et substantiellement en direction radiale.
, Pendant que ces organes de forçage se meuvent,et ce, pratiquement dans un même plan, la pièce mme est propulsée
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sous les ú1)tils r'":1fouleurs à son axe rectilies ;Y-e-i -1' Pour ppuvoir réaliser non s8ulerl':mt das rainures/mais ,le, aussi hélicordales,la pièce en axial peut aussi si- multanément être soumise à rotation.
Cette phase d'usinage est suivie du parachèvement des rainures, c'est-à-dire que les rainures sont refouillées sur toute leur section d'une manière telle que, par une conformation par- ticulière de l'organe de refoulement décrite plus en détail ci- après, les rainures soient tout d'abord façonnées pendant la même phase que celle du finissage, progressivement depuis le bord vers le fond, comme le ferait une entrave, en sorte qu'un refou- lament continuel de la matière se produit graduellement depuis le fond. De cette façon, la matière de la pièce n'est pa.s refoulée brutalement, mais bien graduellement et par intermittences sur toute la profondeur de la rainure..
Le dispositif permettant d'appliquer le procédé selon l'invention comprend principalement une pluralité d'outils de forgeage rapide - 4 par exemple - travaillant dans un même plan sous l'action d'un seul mécanisme de commande. Le mouvement des outils marteleurs est rectiligne, alternatif, et desmodromiquernent guidé. Ces outils sont. reliés par des bielles ou leur équivalent à des excentriques, manivelles ou similaires, dépendant, à. l'in- tervention de liaisons connues, mécaniques, hydrauliques, pneu- matiques ou autres, d'un mécanisme de commando central en sorte que les outils marteleurs exécutent en direction de l'axe de la pièce qu'ils emprisonnent des mouvements simultanés et semblables.
Comme il a été décrit, l'usinage do la pièce doit se faire simultanément et également sur tout son pourtour, et les outils refouleurs travaillant en quelque sorte pa.r forgeage rapide
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sont pour cela conformés de façon à emprisonner le corps de la pièce lorsqu'ils se trouvent ensemble le plus rapprochés (le l'axe de la pièce.
De plus, les organes refouleurs dont la partie médi- ane est conformée en poinçon de refoulement présentent aussi des ailes latérales dont le parallélisme, à l'axe est:des plus précis ces ailes présentant la courbure du pourtour de la pièce et étant raccordées à l'organe refouleur par des surfaces de transition telles que les outils refouleurs rapprochés au maximum de l'axe de la pièce coopère pour former une surface interne continue.
La pièce même lorsqu'elle a été amenée à l'état forgeable, est calée dans des moyens de fixation, coaxialement adjoints au dispositif nouveau, et semblables au mécanisme de levage et d'abaissement axial d'une foreuse. Pour pouvoir réaliser comme il a été dit des rainures hélicoïdales, le mécanisme pour lever et abaisser la pièce ainsi que pour la déplacer parallèlement à l'axe est encore muni d'un mécanisme par lequel la pièce à rainu- rer peut tourner sur son axe lors du levage ou de la descente.
L'invention vise également la conformation particu- lièredes outils refouleurs qui a été décrite, et qui le sera plus en détail ci-après pour ses particularités essentielles.
Tout d'abord, il y a lieu de signaler que, pour obtenir le meilleur rendement du refoulement sans influencer la texture de la matière refoulée, la partie refouleuse ou médiane du poinçon doit présenter un profil de coque de navire, tant longitudinalement que dans les 2 autres directions perpendiculai- res à l'axe, ce profil étant raccordé par des surfaces de transi- tion aux surfaces d'arrêt du corps de l'outil.
La partie médiane est carénée diversement selon la destination de l'outil refouleur, et sa section peut être para- bolique, hyperbolique, elliptique ou aussi circulaire.
Il est encore essentiel, en ce qui concerne la forme de la partie médiane du poinçon, que celle-ci soit, de part et d'autre de l'axe transversal du plan principal longitudinal de
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symétrie, profilée à plat vers le dessous et prolongée vers le haut par des surfaces de transition carénées, raccordées à un plan terminal. De plus, dans le plan de symétrie perpendiculaire au plan de symétrie principal, la partie refouleuse présente de part et d'autre du milieu un épaulement arrondi, s'étendant coniquement vers son sommet.
Les dessins en annexe représentent schématiquement un exemple de réalisation du dispositif de l'invention adapté à l'application du procédé nouveau. Dans ces dessins:
La figure 1 représente le dispositif simplifié con- forme à l'invention.
La figure 2 est une coupe transversale à grande échel- le par les outils refouleurs.
La figure 3 est une coupe longitudinale par l'objet de la figure 2.
La. figure 4 est une vue partielle du contour caréné de l'outil, vu par dessous..
La figure 5 représente en coupe à grande échelle la. section transversale de l'outil.
Les figures 6 et 7 sont des vues correspondantes, en élévation et par en-dessous, de l'outil refouleur.
Aux figures 1 et 2, la pièce 1 est de diamètre moindre au début du processus da rainurage et fixée-par des moyens non figurés - de façon à pouvoir être déplacée normalement au plan de la figure.
Plusieurs outils sont disposés, de même dimensions.
(quatre dans le cas présent) pour pouvoir être mûs alternativement en dinction des flèches 4, dans un plan perpendiculaire au dé- placement de la pièce -par exemple un plan horizontal- par l'in- termédiaire de guides 2. Les extrémités libres des outils sont articulées en 5 au moyen d'une broche, à une bielle 6, les quatre bielles étant à leur tour articulées par des broches 7 à des manivelles, excentriques 8 ou moyens équivalents de commande,
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pneumatiques, hydrauliques, mécaniques ou autres. Des pignons 10 et une roue dentée commune 11 transmettent aux outils .;2 un mou- vement alternatif très rapide analogue à un forgeage à grande vitesse.
Les figures 1 et 2 montrent aussi que les surfaces agissant sur la pièce,limitant la partie de l'outil, ont un profil bombé et rejoignent une surface cylindrique laquelle n'entre en contact avec la pièce que- sur une partie relativement restreinte du pourtour. Ces diverses surfaces 14 et 15 forment longitudina- lement une enceinte continue dont les portions cylindriques 15 correspondent au diamètre de la pièce demi-finie, qui excède de quelques dixièmes de millimètre celui de la pièce polie et affûtée c'est-à-dire terminée.
Le procédé est détaillée ci-dessous à la lumière des figures 2 à 4.
Les outils.,3 présentant les surfaces 14 limitant les organes refouleurs 17 en contact avec la pièce et raccordées aux surfaces cylindriques 15 déterminant les dimensions de la pièce demi-finie,, exécutent une success.ion rapide d'allées-et- venues, par les moyens de commande susdits, dans la direction des flèches . Comme ces organes refouleurs 17 sont à la figure 3 terminés par des pointes carénées 19, et que la pièce 20 est propulsée vers-les outils en direction de la flèche 21, les outils refouleurs pénètrent dans la matière de la pièce propor- tionnellement à leur profil de pénétration depuis la pointe carénée 19 vers le milieu, la pièce 21 ayant été préalablement réchauffée à la température de forgeage.
Par suite du déplacement des outils., la rainure 14, est continûment refouillée par à-coups, ceci par le fait que la matière est refoulée dans les directions radialeset périphériques vers 26 et se dispose dans lesloge- ments 27, représentés en quadrillés pour montrer le sens du re- f oulement. Le diamètre l de la pièce brute est amené par le trai- tement à la dimension % finale, sans qu'aucune fibre ne soit
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sectionnée, ce qui n'est pa.s jusqu'ici le cas par les procédés courants.
La figure 4 montre bien que la forme carénée de la pointe 19 antérieure de l'outil assure un refoulement -dans le sens des flèches 29 - exempt de tout effet d'arrachement, plisse- ment, ou de toute autre action dont les répercussions seraient néfastes pour le produit fini.
Les pointillés 30 à la figure 3 montrent la façon dont l'outil imprime progressivement les rainures dans la pièce pro- pulsée dans le sens de la, flèche.
Sans sortir du cadre de l'invention, on peut remplacer le procédé et le dispositif conformes à l'invention, tant du point de vue technologique que cinématique, par tout équivalent tech- nique correspondant, et de même, la phase de fora,ge rapide peut se faire aussi par un processus de pressage analogue ou semblable à celui mentionné.
La conformation de l'outil apparaît mieux encore par l'examen des figuras 5 à 7, où le corps 31 de l'outil est princi- palement parallélipipédique. L'outil est articulé, du côté opposé à la pièce à travailler, avec des bielles, manivelles ou similai- res, schématiquement décrites pour la figure 1.
Somme il a été dit, la face agissante de l'outil pré- sente une partie conformée en moule, avec au milieu un corps re- fouleur, symétriquement profiléde part et d'autre du plan principal de symétrie 33 selon une courbe - visible à la fig.5 - d'ordre supérieur ("höherer Ordnung") 34. Cette disposition varie d'après les nécessités du travail requis. Cette section se raccorde en 35 et 36 à une autre surface de courbure d'ordre supérieur, ("hörerer Ordnung") de forme cylindrique.
Dans le cas présent, l'outil est ,exclusivement destiné à la fabrication d'outils pour- vus d'une tige de section cylindrique. perpendiculairement au pla.n principal de symétrie 33 et de part et d'autre du plan transversal38 le corps de l'outil est également symétrique.La partie rafouleuse 32 présente appro-
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ximativement jusqu'aux.traits pointillés 49 la section représen- tée aux figures 5 et 7 et se termine en 40 en une partie carénée 41 visible en coupe à la figure 3, et dont la projection est re- présentée par la figure 6.
Ces extrémités carénées se prolongent, selon les figures 6 et 7, -un peu au delà des faces correspondantes du corps parallélipipêde 31 et sont raccordées par des surfaces de transition 44 aux ailes 35 et 36
Il-est préférable que, dans le cas d'outils dont le @ de la partie cannelée est inférieur à celui de la queue, respec- tivement au diamètre final, c'est-à-dire pour des tarauds et des fraises à queue de petites dimensions, la matière excédante soit éliminée par allongement de la partie centrale de la pièce.
Sans sortir du cadre de l'invention un outil sembla- ble à ceux décrits ci-dessus peut, dans des cas déterminés, être adapté à des faces de travail planes, en sorte de pouvoir pra- tiquer des rainures dans des pièces planes, pour autant que les organes de retenue et d'arrêt latéral soient prévus en conséquence,
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour la fabrication de pièces rainurées, et plus particulièrement d'outils rainurés, caractérisé en ce que des organes refouleura semblables à des poinçons et entourant la pièce sur tout son pourtour, refoulent la matière de ladite pièce amenée à l'état forgeable, en direction péryph érique, radiale et axiale vers les espaces intermédiaires,aux rainures, en sorte que la quantité de matière détachée par la forme refouleuse est nulle.