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" Filière et procédé pour sa fabrication "
La présente invention se rapporte aux filières et à leur fabrication, et plus particulièrement aux filières du type fendu ou non destinées à être fixées d'une manière interchangeable dans un outil à main ou dans un porte-filière tel qu'il est générale- ment utilisé sur un tour-revolver, sur un autre tour ou sur une machine à fileter.
Une filière est obtenue d'ordinaire par alésage et taraudage d'une ébauche provenant d'une tige cylindrique et dans laquelle sont pratiquées des rainures espacées sur le pourtour de l'alésage taraudé pour la formation d'un nombre correspondant de dents de coupe. Ces filières peuvent être circulairement continues, ou fendues pour permettre un réglage limité du diamètre, par exemple à l'aide d'un cône de dilatation ou d'une vis traversant un côté
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de la partie fendue et portant contre la face plane, de l'autre côté de la fente.
Ce procédé de fabrication des filières ne permet pas aisé- ment la taille des dents en dépouille à l'arrière des arêtes de coupe, et il est également difficile de biseauter les filets successifs vers l'intérieur en partant d'une face de la filière.
Ce procédé forme les,arêtes de coupe dans l'acier à proximité du centre de l'ébauche. De plus, les arêtes de coupe sont longitudi- nales au grain de l'acier. Enfin, chaque filière doit être usinée séparément.
Les différents buts de la présente invention consistent à créer une filière ayant des dents en dépouille et des arêtes de coupe correctement orientées, à former les filets avec des arêtes de coupe disposées d'une façon sensiblement transversale par rap- port au grain de l'acier, et de préférence dans l'acier à proximi- té de la face extérieure de la pièce de départ, et à permettre l' usinage simultané d'une série de filières.
Suivant le procédé, objet de l'invention, on donne tout d' abord à la filière la forme d'une lame ou d'un barreau métallique présentant sur une face des nervures ou saillies espacées les unes desutres, on forme dans les faces de ces saillies des filets orientés dans la direction générale de la longueur de la lame, mais légèrement inclinés par rapport à l'axe longitudinal de cette lame, que l'on cintre ensuite pour lui donner une forme annulaire fermée, les nervures étant dirigées vers l'intérieur et les faces présentant les filets étant situées sur un cercle, tandis que les filets inclinés sont situés sur un hélicoïde continu.
Les filets de forme désirée peuvent être facilement taillés dans chaque nervure ou saillie de la pièce et dépouillés simultané- ment, par exemple en dépla.çant légèrement l'axe de l'outil à tailler les filets vers l'arrière par rapport au milieu de la.
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nervure (en pa.rtant de l'arête de la nervure qui doit ultérieure- ment former l'arête coupante), cet agencement ayant pour but d' incliner la face de chaque nervure. On peut placer plusieurs pièces ou lames côte à côte pour tailler simultanément les filets dans les,nervures correspondantes. La coupe progressive à l'entrée de la.filière peut être obtenue par un biseau pratiqué aux extré- mités des nervures sur un côté de la pièce, par une opération d' usinage simple (avant cintrage), et selon un angle approprié avec l'axe longitudinal de la pièce.
Les filets peuvent être taillés à la fraise ou à la meule.
La face antérieure (face de coupe) de chaque nervure peut être formée avec précision par usinage de la pièce ou du barreau dans le sens transversal, ou au besoin selon un angle réduit par rapport à l'axe transversal de la pièce. Si nécessaire, les bavures prove- nant de l'usinage des filets peuvent être facilement éliminées de la face de coupe.
Pour empêcher la déformation des parties de la pièce portant les filets lors du cintrage, les parties intermédiaires de cette pièce peuvent être suffisamment réduites en épaisseur pour se prêter au cintrage . Le changementde l'épaisseur doit être progressif pour donner aux nervures des naissances résistantes, et le façonnage peut être facilement réalisé par usinage transversal de la pièce, sur une ou sur les deux faces.
En général, le pourtour extérieur de la filière achevée est cylindrique, et la pièce peut être exactement cintrée au diamètre extérieur nécessaire, si la face de cette pièce ne présentant pas de nervures est munie de parties convexes d'un rayon correspondant et exactement opposées aux nervures, tandis que les parties intermé- diaires reçoivent une courbure concave, l'ensemble de la pièce en forme de barreau recevant ainsi un profil de forme ondulée, les nervures se raccordant progressivement aux évidements sur la face supérieure.
Le cintrage peut être effectué à une température appropriée au traitement thermique nécessaire de la filière, de sorte que par un refroidissement approprié, tel que trempe à l'huile ou à l'eau par
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exemple, ou trempe à l'air, la, filière conserve la forme à laquelle elle a été amenée par cintrage, l'acier étant trempé simultanément. mais la. filière peut également subir un traitement thermique lors d'une opération ultérieure.
L'invention est donc matérialisée dans un procédé pour la fabrication de filières, consistant à chauffer la pièce en forme de barreau ou de lame, se présentant sous la forme précédemment décrite, à la cintrer pour lui donner une forme annulaire fermée, et à la refroidir alors en la maintenant sous cette forme. Le refroidissement peut être assuré par trempe à l'huile, à l'eau ou à l'a.ir, selon l'acier utilisé.
Pour l'obtention d'un centrage parfait des arêtes de coupe des filets, on effectue de préférence ce cintrage autour d'un mandrin présentant des nervures radiales coïncidant avec les par- ties de la bande comprises entre les nervures portant les filets.
L'une des nervures peut présenter un profil correspondant sensi- blement à la forme finale de l'une de ces parties, pour assurer une plus grande précision. Cette partie peut se trouver au milieu de la, pièce, dont les extrémités de part et d'autre de ce milieu forment des ailes qui sont ensuite cintrées autour du mandrin. Les autres nervures peuvent avoir une largeur moindre, pour permettre aux nervures de la pièce de passer par-dessus au cours du cintrage, la longueur radiale de ces autres nervures étant telle que les faces intérieures des parties intermédiaires correspondantes de la pièce soient amenées a,u diamètre nécessaire.
Après le cintrage, on peut exercer une pression axiale pour amener les côtés latéraux de la pièce dans des plans droits for- ment les faces frontales de la filière. Les dimensions extérieures de la filière peuvent en outre être obtenues avec une plus grande précision si la pièce est poussée axialement dans une cavité ayant les dimensions demandées, la même pression étant alors utilisée pour aplatir la filière. L'orifice de la cavité est évasé. On
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effectue la. trempe en maintenant la filière engagée dans cette cavité, et on la retire enfin du mandrin.
L'invention concerne également un appareil pour le cintrage des pièces en forme de barreau ou de lame, cet appareil comportant un mandrin muni de nervures radiales, et un dispositif pour le cintrage du barreau chauffé autour du mandrin, les nervures du mandrin engrenant avec les nervures de la pièce. Le cintrage peut être effectué de diverses manières, par exemple à l'aide de leviers, par un mouvement de rotation du mandrin par rapport à un rouleau et à un guide, ou par un mouvement de rotation de ce rou- leau et du guide autour du mandrin.
Pour/le cintrage à la, main, on peut utiliser par exemple deux leviers dont les extrémités intérieures sont articulées à proximi- tê du mandrin, avec un intervalle suffisant entre ces extrémités et le mandrin pour l'insertion de la partie médiane de la pièce en forme de barreau. De part et d'autre de l'articulation, les leviers sont incurvés pour former des cavités arrondies s'adaptant à peu près à la moitié du pourtour extérieur de la filière cintrée, ces coudes étant ensuite prolongés pour former des poignées.
La pièce non encore trempée peut être munie d'éléments per- mettant le réglage de la filière/cintrée et trempée, par exemple de trous borgnes devant coïncider avec les vis d'un outil à main, en vue de leur engagement. Les extrémités de la pièce peuvent être soudées ensemble pour former un pourtour continu.
Quoique le façonnage de la pièce puisse avoir lieu en partant d'un barreau uni de section rectangulaire, par fraisage, meulage ou autresopérations, ou encore par des combinaisons de ces opérations, on peut également laminer ou matricer la pièce pour lui donner à peu près la forme nécessaire à l'obtention des nervures et des parties intermédiaires, en laissant la faible épaisseur de matière nécessaire à l'usinage. On peut obtenir de cette manière la plupart des avantages précités, bien que le fa-
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çonnage préalable par laminage n'assure pas un alignement aussi précis des filets de coupe avec le grain du métal que l'usinage en partant d'un barreau laminé uni.
La, description qui va suivre, faite en regard des dessins annexes donnés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre l' invention.
Les Figs. 1, 2 et 3 sont respectivement des vues en élévation latérale, d'extrémité et en plan d'un barreau laminé servant d'ébauche.
Les Figs. 4 et 5 sont des vues en élévation et en plan du fraisage d'une fa.ce de ce barreau.
La Fig. 6 est une vue en éléva.tion du fraisage de l'autre face du barreau.
Les Figs. 7 et 8 sont respectivement des vues en élévation latérale et en plan d'une pièce fraisée.
La Fig. 9 est une vue sur la face opposée à celle de la Fig. 8.
Les Figs. 10 et 11 sont respectivement des vues en éléva- tion et en plan du fraisage des dents de la filière.
Les Figs. 12 et 13 sont respectivement des vues en bout et en élévation latérale montrant le fraisage du biseau d'entrée des dents.
Les Figs. 14, 15, 16 montrent le biseau d'entrée appliqué à des sections différentes des dents.
La, Fig. 17 est une vue en plan de la pièce formant ébauche une fois les dents fraisées.
La Fig. 18 montre la pièce servant d'ébauche complètement fraisée et cintrée pour former une filière circulaire.
La Fig. 19 est une vue en élévation latérale de la. filière.
La Fig. 20 est une vue en plan et la Fig. 21 une vue en élévation la.térale (avec coupe partielle) d'une machine à com- mande manuelle pour le cintrage de la pièce servant d'ébauche.
Les Figs. 22 et 23 sont respectivement des vues en élévation
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latérale et de l'extrémité inférieure d'une partie des Fige.
20 et 21.
Les Figs. 24 et 5 sont des vues correspondantes d'une autre partie.
Les Figs. 26 et 27 sont des vues correspondantes montrant les parties des Figs.22 à 25 une fois assemblées.
Le barreau 1 que montrent les Fige. 1 à 3 a une longueur à peu près égale au périmètre Il de la filière circu- laire à fabriquer, et une largeur L légèrement supérieure à la profondeur de la filière (Fige. 18 et 19). L'autre dimension ± est suffisante pour permettre l'usinage du barreau sur les deux faces en vue de l'obtention du profil que montre la Fig. 7. Le barreau 1 reçoit un profil sinueux sur une face à l'aide d'une fraise d'une seule pièce 3 que montrent les Fige. 4 et 5. Une série de barreaux: 1 placés côte à coté sont de préférence fraisés en une seule opération.
Le barreau 1 est ensuite fraisé sur l'autre face pour recevoir le profil 4, à l'aide d'une fraise en plusieurs éléments 5 que montre la Fig. 6, la direction de coupe étant inclinée d'un léger angle d par rapport à la perpendiculaire, de la manière indiquée sur les Fige. 8 et 11 (les dents des fraises ne sont pas représentées sur le dessin).
Le profil 4 forme sur une face du barreau 1 quatre nervures 6 (Fige. 7 et 8) placées en regard des parties exté- rieures 7 du profil ondulé ou sinueux 2 de l'autre face. La courbure des parties 7 correspond à celle du pourtour circulaire qu'on désire obtenir par cintrage du barreau. Entre les nervures 6, le profil 4 épouse en 8 la forme de la partie intérieure 9 du profil 2, d'une courbure opposée à celle des parties 7. Les extrémités 10 du barreau ainsi façonné sont sensiblement perpen- diculaires aux extrémités des profile ! et 3. Ainsi que l'indique la Fig. 8, ces extrémités forment également un petit angle 4 par rapport à la normale à l'axe longitudinal du barreau. Le
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chiffre de référence 1 sera maintenu pour toutes les opérations de façonnage et de manipulation du barreau ou de l'ébauche.
Les nervures 6 sont munies de dents de filetage 11 à l'aide de la fraise hélicoïdale 12, de la manière représentée sur les Figs. 10 et 11.L'age de la fraise 12 est reculé par rapport à l'axe central 13 de chaque nervure, de façon que la normale 14 forme un angle a avec la verticale. Il en résulte que la face dentelée 15 formée sur chaque nervure 6 reçoit une inclinaison correspondante par rapport à l'horizontale, de la manière indiquée en .1: (Figs. 7 et 10). Les faces des nervures formées par la fraise 5 peuvent recevoir une inclinaison à peu près égale à f pour réduire la quantité de matière que doit enlever la fraise 12, Mais, étant donné que les faces 15 doivent être finalement façonnées par la fraise 12. il n'est pas essentiel que la fraise 5 taille initialement les faces 15.
La Fig. 6 montre donc la fraise 5 quittant les faces non rectifiées des nervures.
La fraise 12 peut agir simultanément sur les nervures correspondantes 6 d'une série de barreaux 1, de la manière indiquée sur la Fig. 11, les faces antérieures et postérieures 16, 17 des nervures étant alignées pour tenir compte du petit angle ± que forme chaque nervure avec la perpendiculaire, et l'axe de la fraise 12 étant parallèle à ces faces.
Pour tailler certaines matières, la face 16 peut être autre que perpendiculaire à la longueur des filets 11. Pour le fraisage initial du profil 4, on peut facilement prévoir un angle 1 quelconque (même nul).
Pour chaque nervure 6 d'un même barreau, les filets sont fraisés en une opération séparée, l'axe longitudinal des dents 11 n'étant pas seulement perpendiculaire aux faces 16,17 (Fig. 17), mais légèrement avancé d'une nervure à l'autre le long du barreau, ainsi qu'on peut le voir sur les Figs. 12, 14,
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16 et 17. Il en résulte que, lorsque le barreau est cintré pour recevoir une forme circulaire (Fig. 18), les dents correspon- dantes des nervures consécutives sont situées sur un hélicoïde continu.
Avant le cintrage du barreau, on perce un ou plusieurs trous borgnes 18 dans la face profilée 2, pour l'entraînement ou le réglage du calibre, et une extrémité de chaque nervure est entamée par une fraise 19 (Figs. 12 et 13) pour former un biseau 20 s'étendant par exemple sur les arêtes de trois dents, ce biseau étant sensiblement parallèle à la face inclinée 15.
Le barreau est alors prêt à être cintré à la forme circulaire que montre la Fig. 18, les extrémités 10 étant séparées par une fente étroite .il, ou étant éventuellement en contact en vue de leur soudure et de l'obtention d'une pièce annulaire fermée. Grâce aux faces inclinées 15 des nervures dentelées, les crêtes 22 des dents sont situées sur un même cercle ou cylindre 23, et les dents sont dépouillées en arrière de ces crêtes. Les parties 8 du barreau comprises entre les nervures déterminent la forme des évidements 24 qui sont destinés à laisser passer les copeaux enlevés par les dents 11.
Ces évidements peuvent donc recevoir des dimensions appréciables et le raccordement progressif avec les nervures 6 leur donne une naissance résistante partant de la partie périphérique sensiblement circulaire de la filière. Ainsi que le montre la Fig. 9, les extrémités 10 présentent toujours le petit angle 4 de leur façonnage initial, et sont donc parallèles entre elles.
Les fibres du barreau initial 1 étant parallèles à la longueur de ce barreau, les dents 11 sont elles-mêmes sensible-*- ment parallèles aux fibres.
Au lieu d'utiliser comme ébauche un barreau laminé rectiligne, on peut également employer un barreau déjà façonné sur une ou sur les deux faces, le façonnage pouvant être
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réalisé par laminage ou matriçage pour obtenir la forme que montre la Fig. 7, ce mode de façonnage présentant cet avantage que les outils d'usinage ne doivent plus enlever qu'un minimum de matière, les fibres n'étant pas nécessairement orientées suivant l'axe longitudinal des dents achevées 11.
Après le cintrage et la trempe de la pièce, le pour- tour 25 est meulé à la cote exacte, de même que les faces 26, de préférence avec un léger biseau 27. Si on le désire, la face antérieure 16 peut être meulée,de même que les filets 11, mais, en général, il est possible d'obtenir, après le cintrage du barreau et la trempe, des filets ayant le même ordre de précision que dans une filière de taille correspondante fabriquée par alésage et taraudage, aucun finissage des filets n'étant alors nécessaire.
Le cintrage du barreau peut être effectué dans une machine telle que la montrent les Figs. 20 et 21, comportant un socle 30 portant un pivot commun 31 pour deux leviers 32 respectivement incurvés en 33 à proximité du pivot pour s'adap- ter à une moitié du pourtour extérieur désiré de la filière, avec une tolérance appropriée pour le meulage final de cette filière à la cote exacte. Les leviers sont manoeuvrés autour du pivot 31 à l'aide de poignées 34, jusqu'à ce que les parties courbées forment un cercle sensiblement complet coaxial à un orifice 35 pratiqué dans le socle 30. En regard de l'orifice 35 est monté un piston 36 guidé dans un bossage 37 faisant corps avec une plaque 38 portée par des colonnes 39 reposant sur le socle 30.
Ce piston peut être déplacé verticalement à l'aide d'un levier 40 articulé en 41 sur une chape 42, et qui présente un trou allongé 43 engagé sur un axe 44 encastré dans des trous 45 pratiqués dans l'extrémité supérieure fendue 46 du piston 36.
Un mandrin 47 est maintenu aligné avec l'extrémité
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inférieure du piston 36 par une tige 48 ajustée dans un alésage 49 et fixée par une goupille transversale 50. En coupe transver- sale, le mandrin se présente sous la forme que montre la Fig.45.
Il est muni de trois nervures radiales étroites 51 et d'une quatrième nervure plus large 52, les quatre nervures étant réparties sur son pourtour à des distances égales. Le profil de la nervure 52 correspond exactement à celui de la face intérieure de l'une des parties intermédiaires 8 du barreau 1 après le cintrage de celui-ci. La longueur de la tête profilée du mandrin 47 est sensiblement supérieure à la largeur du barreau. Si les nervures 6 sont orientées selon un angle d, les nervures 51, 52 du mandrin doivent être orientées selon un angle similaire.
Le barreau 1, porté à une température appropriée pour le cintrage et la trempe, est inséré symétriquement entre la nervure profilée 52 du mandrin 47 et le pivot 31 (Fig. 20). On fait ensuite pivoter les leviers 32 autour du pivot 31 pour enrouler ou pour plier les deux ailes du barreau autour du mandrin, la nervure 52 déterminant le cintrage initial de la partie médiane 8 du barreau. Les nervures 51 constituent des butées pour les autres parties intermédiaires 8, et elles interviennent pour que le profil initial sinueux 2 soit sensi- blement amené à la forme circulaire dans les coudes semi- circulaires 33 qui les entourent.
Le cintrage du barreau peut ne pas suffire pour amener les extrémités 10 exactement en regard l'une de l'autre. On abaisse donc le piston 36 pour exercer une pression axiale sur la pièce encore chaude. La face extrême 53 du piston présente quatre saillies 54 placées entre les nervurea 51, 52 du mandrin 47 (Fig. 27). Elles occupent donc une position dans laquelle elles viennent en contact avec les quatre nervures 6 sur une face de la pièce cintrée.
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La pression exercée par le piston fait pénétrer la pièce cintrée dans la cavité 35, dont la partie supérieure est évasée en 55 et se raccorde à une partie inférieure cylindrique 56 d'un diamètre sensiblement égal au diamètre brut de la pièce cintrées La pression nécessaire à l'insertion de la pièce dans la partie cylindrique 56 fait que les facea supérieure et inférieure 26 de cette pièce sont rendues sensiblement parallèles entre elles, et que les extrémités 10 sont amenées à l'espacement désiré ou même appliquées l'une contre l'autre.
Alors qu'elle est engagée dans la partie 56, la pièce cintrée est trempée, et elle peut ensuite être éjectée par un abaissement supplémentaire du piston 36.
On peut également effectuer le cintrage de la pièce dans une pressée, piston maintenant la pièce sur un mandrin de la manière décrite, comportant des poussoirs latéraux agencés pour enrouler successivement les différentes parties de la pièce autour du mandrin. Le mandrin peut également être monté à rotation pour faire passer la pièce dans un couloir qui l'oblige à s'enrouler autour du mandrin. Un côté de ce couloir peut être constitué par un rouleau autour duquel est placé un guide incurvé et concentrique formant l'autre côté du couloir. Dans une autre variante, le mandrin peut être immobile, tandis que le rouleau et (ou) le guide tournent autour du mandrin.
Il va de soi que l'on peut apporter des modifications aux modes de mise en oeuvre et de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences mécaniques.
REVENDICATIONS.
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