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PERFECTIONNEMENTS- APPORTES AUX MACHINES POUR FABRIQUER A FROID, DES PIECES
METALLIQUES CREUSES.
La présente invention est relative à des machines, dénommées en- têteuses, pour le travail à froid de pièces métalliques creuses, et elle con- cerne, plus spécialement, des machines de ce genre pour fabriquer des ébauches, des vis ou des boulons à tête creuse à partir de bouts de fils ou de tiges par un travail à froid du métal. Un type général de machine, qui convient à cet effet,. comprend un bâti, un bloc de matriçage avec plusieurs outils fa- gonneurs du métal et un mécanisme de¯transfert à mouvement intermittent, pour . déplacer l'ouvrage d'une des matrices vers une autre à un moment approprié.
La machine peut comporter également un mécanisme cisailleur pour découper une ébauche du fil ou de la tige formant l'ouvrage et un mécanisme de trans- fert pour amener les ébauches d'une matrice aune autre jusqu'à ce que'l'o- pération finale soit achevée. Ces machines comprennent généralement des moyens pour expulser les différentes ébauches hors des matrices respectives à des moments convenables afin qu'elles puissent être recueillies par le mécanisme de transfert.
Une grande partie des ennuis, résultant de la rupture des outils, est causée par le travail à froid de l'ébauche quand un outil ou poinçon est obligé de percer ou de creuser celle-ci. La pression axiale oblige l'outil à se déplacer verticalement et horizontalement dans un sens ou dans l'autre suivant l'importance du jeu qui existe nécessairement entre le coulisseau et ses guides. Toute usure qui se produit et tout défaut d'alignement qui peut exister entre ces organes aggravent cette défectuosité en exerçant une poussée latérale importante sur l'outil. Il en résulte une usure excessive et même une rupture de l'outil trempé.
Par la présente invention on a consta- té que le danger de fracture de l'outil peut être fortement réduit, dans ces conditions, si le poinçon est centré exactement par rapport à la partie de l'ébauche à poingonner ou à creuser quelle que soit l'emplacement du poin- gon par rapport à la partie de l'ébauche qui ne doit pas être poinçonnée et quelle que soit la relation existant entre le poingon et l'axe de la matrice.
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Selon l'invention, on obtient le centrage du poinçon par rapport à l'ébauche en ayant recours à un manchon de centrage monté sur l'outil et qui peut entou- rer le poinçon tout en ayant le même diamètre ou contour que celui de la tête de l'ébauche. Quand le coulisseau avance et quand le manchon est engagé sur l'ébauche, comme le poinçon est centré par rapport au manchon, le dit poinçon est automatiquement centré par rapport à la partie de l'ébauche à travailler.
Une autre cause de l'usure rapide de l'outil, pour les opéra- tions usuelles d'entêtage à froid et du genre de celles dont s'occupe l'in- vention, réside dans le fluage ou l'extrusion vers l'arrière du métal le long des parois de l'organe ou de la matrice qui soutiennent l'ébauche pendant le poinçonnage. Il en résulte non seulement un travail excessif à froid du mé- tal qui devient friable mais également une usure et une abrasion rapides de l'organe ou de la matrice en question, de sorte que la précision du travail n'est pas conservée. L'invention a pour but de réduire fortement l'usure de la matrice et de l'outil par suite du fluage ou de l'extrusion du métal.
Ceci est obtenu en constituant de manière telle le manchon enserreur que le diamètre de son débouché, présenté au métal quand ce dernier est expulsé par extrusion dans une direction opposée à celle du mouvement du poinçon, aug- mente graduellement de sorte que le métal, au lieu d'avoir une tendance à être refoulé et à venir frotter le long de la paroi dudit manchon, s'écarte d'une manière continue et de lui-même de cette paroi. Ceci non seulement réduit fortement l'usure de l'outil ou de la matrice mais facilite également la pénétration du poinçon dans l'ébauche.
Avec des ébauches à parois minces, il est généralement désira- ble de confiner l'ébauche pendant le poinçonnage ou le creusage en vue d'é- viter l'extension ou dilatation de l'ébauche au delà de 'sa limite d'élas- ticité. Quand des ouvrages sont logés dans une matrice et quand ils sont poinçonnés ou creusés, le métal tend à se contracter ou à revenir élasti- quement à sa forme initiale quand le poinçon a dépassé une section déterminée de l'ébauche de sorte qu'à la fin de la course de poinçonnage, le corps de l'ébauche agrippe fortement le poinçon et se contracte autour de celui-ci.
Dans ces conditions et si l'on fait reculer le poinçon, ce dernier a une tendance à entraîner l'ébauche hors de la matrice. Même si la contraction de l'ébauche est telle que le poinçon ne dégage pas l'ébauche hors de la matrice, il se produit, à la sortie du poinçon hors de la cavité creusée et dont la paroi s'est contractée, un effort puissant d'abrasion et de serrage de sorte que le poingon s'use rapidement. Un autre but de l'invention est de poinçonner l'ébauche pendant qu'elle est enserrée et en même temps de faci- liter le dégagement du poinçon tout en réduisant au minimum la tendance que présente le poinçon à dégager l'ébauche hors de la matrice.
Selon l'inven- tion, ceci peut être obtenu en enserrant la tête seulement pendant le poin- gonnage de sorte que la pression déformante, qui se produit pendant cette opération, cesse d'agir avant que le poinçon soit dégagé hors de la cavité de l'ébauche. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, on a recours à un manchon qui entoure la partie de l'ébauche à poinçonner ou à creuser, pendant l'opération du poinçonnage, en combinaison avec un mécanisme particulier, supporté par le coulisseau entêteur, pour maintenir l'ébauche au contact de la matrice et pour dégager le manchon de l'ébauche avant que le poinçon ne soit dégagé hors de celle-ci.
Pour maintenir l'ébauche au contact de la matrice pendant que l'on dégage le manchon et pendant qu'on retire le poinçon, on a recours à un nouveau mécanisme arracheur à effet positif. Bien que ce mécanisme soit porté par le coulisseau, ses organes sont convenablement positionnés par rapport à la matrice pendant le recul du coulisseau afin que l'organe arra- cheur prenne appui sur l'ébauche et la maintienne pour ainsi dire fixe par rapport à la matrice. Ceci est obtenu en réglant le mouvement du mécanisme arracheur d'une manière indépendante de celui du coulisseau entêteur et cela, de préférence, à l'aide d'un dispositif à came propre à immobiliser ce méca- nisme pendant que le coulisseau recule.
Un autre but de l'invention est d'obtenir un serrage de l'ébauche par la matrice et de faciliter la retenue de cette ébauche dans la matrice
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après le poinçonnage et pendant le dégagement du poinçon. A cet effet on ménage dans la matrice une cavité supplémentaire, propre à recevoir une partie de la tête de l'ébauche, afin que la pression déformante, en refou- lant la dite partie contre la paroi de la cavité, provoque une retenue fer- me de l'ébauche. La cavité de la matrice est assez peu profonde pour que la pression déformante, agissant à l'endroit où l'ouvrage a été creusé par le poinçon, puisse se manifester librement pour faciliter ainsi le dégagement du poinçon hors de l'ébauche.
La paroi de la dite cavité peut être légèrement conique pour augmenter la force de retenue agissant sur l'ébauche.
La machine, établie selon l'invention, sert à fabriquer des ob- jets creux, tels que des vis ou boulons à tête creuse à partir de tiges tron- çonnées et par un travail à froid du métal, cette machine comprenant une entêteuse à froid, un bâti, un porte-outils à mouvement alternatif et porté par ce bâti, ledit porte-outils supportant un outil et une matrice ainsi qu'un manchon et un poinçon co-axiaux, des moyens étant prévus pour déplacer le manchon par rapport à la matrice et pour'entourer une partie d'une é- bauche entêtée, des moyens pour déplacer le poinçon par rapport au manchon en vue de creuser partiellement et à froid ladite partie et pour refouler le métal de cette partie par extrusion le long de la paroi dudit manchon, des,
moyens pour retenir l'ébauche au contact de la matrice' et des moyens pour écarter le manchon de ladite ébauche.
L'invention a également pour objet une machine pour fabriquer des objets creux tels que des vis ou boulons à tête creuse et à partir de tiges tronçonnées par un travail à froid, cette machine comprenant un bloc de matriçage, un coulisseau entêteur à mouvement alternatif, un manchon cou- lissant sur ce coulisseau et un poinçon monté sur celui-ci, des moyens étant prévus pour faire avancer le manchon de manière qu'il entoure une partie de l'objet à poinçonner et d'autres moyens étant montés sur le coulisseau pour refouler le poinçon dans ledit objet, quand celui-ci est froid et après que ledit manchon est venu l'entourer,
la machine comprenant également des moyens pour dégager ledit manchon de l'objet avant que le poinçon ne soit retiré hors de celui-ci et des moyens pour retirer le poinçon hors de cet objet après que le manchon a été écarté dé celui-ci.
L'invention a également pour objet une machine pour fabriquer les objets creux tels que des vis ou boulons à tête creuse et à partir de tiges tronçonnées par un travail à froid du métal, ladite machine comprenant un bâti sur lequel sont montés un bloc de matriçage, un coulisseau entêteur à mouvement alternatif et un manchon coulissant dans lequel peut coulisser un organe arracheur ainsi qu'un poingon, des moyens étant prévus pour faire avancer le manchon jusqu'à ce qu'il entoure une partie de l'objet à creuser alors que le coulisseau comprend des moyens pour refouler le poingon dans l'objet après que le manchon est venu entourer une partie de celui-ci,
le manchon arracheur étant relié opérativement à un levier articulé au coulisseau et coopérant avec une came dont le contour est tel que la came provoque le recul du manchon arracheur avec un retard pour ce manchon par rapport au re- cul du coulisseau, pendant la partie initiale de la course de retour, la ma- chine comprenant également des moyens pour écarter le manchon de la partie de l'objet qui l'entourait avant que le poinçon ne soit dégagé ainsi que des moyens, commandés par le contact du coulisseau avec une partie du poin- gon, pour dégager ledit poinçon, pendant le recul du coulisseau, avant que le manchon arracheur n'ait été écarté dudit objet.
L'invention a également pour objet une machine pour fabriquer les objets creux, tels que des vis ou boulons à tête creuse et à partir des tiges tronçonnées par un travail à froid du métal, cette machine comportant une entêteuse à froid, un bloc de matriçage fixe et un coulisseau entêteur à mouvement alternatif, ledit coulisseau portant un poingon et un organe arracheur mobile par rapport à ce coulisseau, ladite entêteuse portant un support de came à une distance fixe dudit bloc de matrigage alors qu'une came et un levier coopérant avec cette came sont établis entre ledit sup- port et ledit organe arracheur,
un de ces éléments étant mobiles par rapport aux autres pendant le mouvement alternatif du coulisseau alors que la came
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a un contour tel qu'elle provoque le recul dudit organe arracheur en retard par rapport à celui dudit coulisseau pendant la partie initiale de la course de retour.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, plusieurs modes de réalisation de l'invention.
Les figures 1 et 2 montrent, en coupe axiale, le travail effec- tué par une première matrice, suivant un mode de réalisation préféré, après que l'ébauche a été découpée d'une tige par un mécanisme de cisaillement. La figure 1 montre l'ébauche cisaillée et placée en regard de la matrice alors que la figure 2 montre l'ébauche façonnée par le premier outil.
La figure 3 montre l'ébauche obtenue à la sortie de la première matrice.
Les figures 4 et 5 montrent, en coupe axiale, le travail effec- tué par une deuxième matrice, la figure 4 montrant l'ébauche, sortant de la première matrice et placée en regard de la deuxième et la figure 5 montre l'entêtage achevé dans la deuxième matrice.
La figure 6 montre l'ébauche obtenue à la sortie de cette deu- xième matrice.
La figure 7 montre, à plus grande échelle, et en coupe, l'ensem- ble constitué par le manchon enserreur, par le poinçon et par l'organe arra- cheur, cet ensemble étant adjoint à la troisième matrice.,Cette figure 7 mon- tre également les phases initiales du travail final obtenu'dans cette matrice.
La figure 8 montre, en coupe (parties arrachées), une partie du mécanisme entêteur afin de montrer comment l'organe arracheur est retenu par une came fixe pendant que le coulisseau entêteur est animé d'un mouvement alternatif.
Les figures 9 et 9a montrent, respectivement en élévation et en coupe transversale selon 9A-9A figure 9, l'extrémité active du poinçon utili- sé pour obtenir une vis à tête creuse avec cavité hexagonale.
La figure 10 montre, semblablement à la figure 7, la fin du poin- çonnage obtenu à l'aide de la troisième matrice.
La figure 11 montre, semblablement ledit ensemble quand le coulisseau entêteur recule au-moment où le manchon a été dégagé hors de l'ob- jet entêté et au moment où le mécanisme est sur le point de dégager le poin- çon hors de la cavité qu'il a creusée.
La figure 12 montre, semblablement, ledit ensemble au moment où le poinçon est pour ainsi dire dégagé complètement hors de l'ébauche.
Les figures 13, 14 et 15 montrent une variante pour la matrice à l'aide de laquelle une partie de la tête est formée dans la matrice elle- memeo
Les figures 16 à 26 montrent un autre mode de réalisation du mé- canisme arracheur et une variante du mécanisme à poinçon et matrice.
Les figures 16 à 18 montrent respectivement en coupe longitudi- nale, en coupe transversale et en plan (parties arrachées), certaines par- ties du mécanisme de matriçage et d'arrachage.
Les figures 19 à 22 montrent, en coupe longitudinale schématique, un mécanisme simplifié du poinçon et de la matrice, ce mécanisme étant logé dans le coulisseau entêteur, ainsi que la commande à came de l'organe arra- cheur. La figure 19 montre également le mécanisme à la fin du poinçonnage, la figure 20 le manchon enserreur quand il est dégagé hors de l'ébauche, la figure 21 le poinçon retiré hors de l'ébauche et la figure 22 le coulisseau entêteur à sa position reculée.
Les figures 23 à 26 montrent, en coupe et à plus grande échelle, la coopération entre le-manchon enserreur et l'ébauche pendant le poinçonnage.
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La figure 23 montre le poinçon quand il va venir en contact avec l'ébauchée
La figure 24 montre le poinçon engagé en partie dans l'ébauche et au moment où la face latérale de celle-ci est venue en contact avec la paroi latérale du manchon enserreur.
La figure 25 montre l'ébauche quand le poinçonnage est terminé.
La figure 26 montre, à une échelle encore plus grande, une par- tie de la figure 25 pour indiquer le fluage du métal.
Sur la figure 1 l'ébauche cisaillée O1 se trouve en regard de la première matrice D1. La machine comprend une cisaille et un mécanisme de transfert pour découper l'ébauche et l'amener à l'endroit voulu.
Comme ces dispositifs peuvent être constitués d'une manière ap- propriée quelconque et comme ils sont bien connus, ils n'ont pas été montrés et décrits en détail. La matrice Dl, suivant un mode de réalisation préféré, comporte un passage cylindrique 1 de section transversale plus petite que celle de l'ébauche O1, ce passage pouvant être relié par un raccord conique 2 à une cavité circulaire 3 de la matrice et dont le diamètre est, en substan- ce, égal à celui de l'ébauche 01. L'outil Tl comprend une encoche 4 ayant la même section que la cavité 3 et la face externe de cet outil peut être chan- freinée, comme montré en 5, pour réduire son encombrement.
Après que l'ébauche 01 a été amenée en regard de la matrice Dl par le mécanisme de transfert, l'outil Tl avance, comme montré sur la figure 2, pour refouler l'ébauche dans le passage 1, de section réduite, de la ma- trice, pour former la queue 7 par extrusion. La partie 6 de l'ébauche forme une tête qui, tout en ayant un diamètre plus grand que celui de la figure 7, ne subit qu'un travail à froid qui est réduit ou même nul. A la fin de cette opération et pendant le recul du coulisseau entêteur et de l'outil, l'organe expulseur Kl intervient à un moment convenablement choisi pour éjecter l'é- bauche 02 hors de la matrice Dl afin que cette ébauche puisse être recueillie par un mécanisme de transfert venu en regard de la matrice.
La figure 3 montre l'ébauche 02 obtenue à la sortie de la pre- mière matrice.
Sur la figure 4 l'ébauche 02 se trouve en regard de la matrice D2 dans laquelle est ménagé un passage cylindrique 10 qui reçoit le poinçon expulseur K2 et dont le diamètre est le même que celui de la queue 7 de l'é- bauche. La matrice comprend également une cavité conique 11 prolongée par u- ne partie cylindrique lla peu profonde et qui façonne la tête. L'outil T2 peut être constitué de manière telle qu'il puisse servir de logement à un bloc de matriçage 13, en métal trempé et dans lequel peut être ménagée une encoche façonneuse comprenant une paroi tronconique 14 et un fond générale- ment sphérique 15.
La figure 5 montre que lorsque l'outil T2 a refoulé l'ébauche dans la matrice D2 la queue 7 n'est pour ainsi dire pas affectée mais que le métal qui auparavant formait la tête 6 de l'ébauche 02, est déformé de manière à remplir la cavité de la matrice. On obtient ainsi une ébauche 03 dont la tête comporte une partie tronconique 16a, une partie cylindrique 17, une autre partie tronconique 18 et une face terminale arrondie 19.
Com- me cette opération correspond au premier travail à froid de la tête de l'é- bauche et comme cette tête,obtenue par'l'opération illustrée sur la figure 5, est conique et n'a pas un diamètre beaucoup plus grand que celui de la tête non travaillée 6 de l'ébauche 02, le métal n'est soumis à aucun travail considérable à froid de sorte qu'elle est encore dans un état relativement ductile pour subir le poinçonnage qui va suivre.
La figure 6 montre l'ébauche 03 obtenue à la sortie de la deu- xième matrice.
Avant de poursuivre la description du cycle des opérations ef- fectuées selon la présente invention, on se réfère à la figure 7 pour dé- crire le mécanisme relatif à la troisième matrice. La coulisseau entêteur H,
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qui peut coulisser de la manière usuelle et suivant un mouvement alternatif sur le bâti pour se rapprocher et s'écarter du bloc de matriçage, comporte en cet endroit un bossage annulaire 20 pour supporter l'outil et dans lequel est ménagé un alésage 21 pour recevoir un manchon enserreur S qui peut cou- lisser dans une douille de guidage 22 calée en 23 dans le bossage 20. Un rebord 24, à l'extrémité arrière du manchon 3, empêche le dégagement de ce- -lui-ci vers l'avant après le montage de ces différentes pièces.
Un poinçon P et un manchon arracheur 32 sont logés dans le man- chon S et sont maintenus dans celui-ci par un bouchon 25 engagé dans l'alé- sage 21 du bossage 20. Le bouchon 25 comporte un prolongement cylindrique 26 sur lequel le manchon S peut coulisser à l'aide de son encoche 27. Deux plon- geurs emboîtés 28 et 29 sont engagés sur la tête 30 du poinçon P et cet en- semble ainsi que le manchon arracheur 32 sont logés dans l'encoche 27 du man- chon S. L'extrémité active et hexagonale 31 du poinçon est montrée en détail sur les figures 9 et 9a. Le manchon S comporte un alésage 33 dont le diamètre est égal à celui de la tête de la vis que l'on veut obtenir. Comme le man- chon arracheur 32 coulisse dans l'alésage 33, ce manchon a également un dia- mètre extérieur de même longueur.
L'extrémité avant 32a du manchon 32 peut venir en contact avec la tête de l'ébauche et ce contact est maintenu par le- mécanisme décrit ci-après.
La partie arrière du manchon 32 comporte un rebord 34 sur lequel plusieurs tiges 35 prennent appui, ces tiges traversant des trous 36 ménagés dans les plongeurs 28 et 29 du poingon en étant rendues solidaires de toute manière appropriée d'un plongeur 37. Un prolongement 38 du plongeur 37 a une tête arrondie 39 pour coopérer avec la face active 40 d'une came C montée sur un axe 41 tourillonné dans le coulisseau entêteur. La came C est comman- dée de la manière décrite ci-après. Dans le coulisseau est ménagée une fente 42 pour recevoir la came C. Un coin W intervient pour maintenir le bouchon 25 dans une position convenable.
Il est d'usage de faire intervenir une tige filetée parallèle à l'axe du bouchon 25, pour agir sur la face avant de ce- lui-ci afin que l'on puisse régler convenablement son emplacement de pair avec le coin W. La face latérale 43 du coin prend appui sur une face incli- née adjacente 44 de la fente 42.
La figure 8 montre la commande du manchon arracheur 32. Sur .cette figure, le manchon enserreur S n'est pas coupé mais le prolongement 38 du plongeur 37 est en contact avec la face active de la came C.
La came C est actionnée par un poussoir 51 qui prend appui sur un talon 52 de cette came. Le poussoir traverse un trou 53 ménagé dans le coulisseau, et son extrémité supérieure 54 est en contact avec l'extrémité 55 d'un levier L articulé en 56 à un support 57 monté .sur le coulisseau et ce levier se déplace avec ledit coulisseau. L'autre extrémité du levier L porte un galet 58 qui coopère avec une came 59 montée sur une partie fixe 60 de la machine. Sur la figure 8 le coulisseau est montré à sa position avancée et quand il recule le galet 58 s'engage sur la rampe 61 de la came 59 pour refouler le poussoir vers le bas ce qui fait tourner la came C pour déplacer le plongeur 37 vers la droite de la figure 6. On voit sur la figure 7 que l'on refoule ainsi le manchon 32 également vers la droite.
On peut donner à la came C une forme telle que, lorsque le coulisseau recule, le manchon 32 avance d'une longueur égale de sorte que en réalité, le man- chon arracheur reste immobile par rapport à la matrice.
Les figures 9 et 9a montrent un exemple d'un poinçon utilisé pour obtenir une cavité, de section hexagonale, dans la tête de la vis. On a constaté que lorsque la partie hexagonale 31 du poinçon est prolongée par une partie hexagonale 31a, légèrement plus épaisse, le dégagement du poinçon est facilité. L'extrémité conique 31b du poinçon facilite l'entrée du poin- çon pendant le poinçonnage. Evidemment la forme du poinçon peut être modi- fiée pour donner à la cavité la forme voulue.
Après avoir décrit l'outil qui se trouve au troisième poste de la commande du manchon arracheur on continue la description du façonnage de l'ébauche. L'ébauche 03, montrée sur la figure 6 et dont la tête a
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seulement été soumise à une opération de façonnage pour lui donner la forme préférée, est amenée par le mécanisme de transfert en regard de la matrice D3 de la figure 7. Quand.le coulisseau entêteur avance, l'extrémité libre du poinçon vient en contact avec la tête de l'ébauche 03 et refoule la queue 7 dans le passage axial de la matrice D3. Le poingon est introduit dans l'é- bauche par le contact du plongeur 28 avec le prolongement 26 du bouchon d'appui 25.
Sur la figure 7, le poingon vient d'introduire l'ébauche 03 dans la matrice D3 mais n'a pas encore pénétré dans la tête de l'ébauche 03 pour former la cavité dans celle-ci. On voit également sur la figure 7 que le manchon S a avancé de manière que son alésage 33 entoure la tête de l'ébauche et il est important de noter, que, par suite de la forme conique de la tête, un intervalle V subsiste. Une méthode avantageuse pour faire a- vancer le manchon S jusqu'à la position montrée sur la figure 7, consiste à faire déboucher une'entrée d'air comprimé derrière le rebord 24 du manchon afin que, par l'ouverture du distributeur d'air à un moment convenable, la pression d'air puisse faire avancer le manchon S.
La came C et la commande du manchon arracheur 32 sont telles que lorsque le coulisseau avance jusqu'à la position de la figure 7, la came C puisse être déplacée vers la gauche par la réaction du manchon 32 et du plongeur 37 sur la tête de l'ébauche 03.
La rampe 61 de la came 59 (figure 8) est telle qu'un jeu subsiste constamment pour le poussoir 53 afin que la came C puisse être déplacée aisément vers la gauche, comme décrit.
La figure 10 montre la fin du poinçonnage, le coulisseau ayant avancé complètement. La partie 31 du poinçon a formé une cavité dans la tête de l'ébauche ce qui donne l'ébauche finale 04. Le poingonnage a lieu sans extrusion ou fluage en retour du métal et sans usure sérieuse car le métal peut s'engager dans l'intervalle V formé entre la tête conique et le manchon S (figure 7). Le manchon arracheur 32 a continué à reculer par rapport au coulisseau pendant la fin de l'avancement du poinçon et la came 39 est agencée, de préférence, pour qu'à la fin de cet avancement il subsiste un jeu entre l'extrémité du manchon arracheur et l'ébauche entêtée.
La figure 11 montre le début du recul du coulisseau vers la gauche de cette figure. Quand le recul du coulisseau commence, le poinçon a une tendance à dégager l'ébauche hors de la matrice mais dès que le léger intervalle entre la tête de l'ébauche et l'extrémité du manchon 32 est absorbé, l'ébauche ne peut plus avancer. Quand le recul continue, la came fixe 39 intervient pour refouler, à l'aide du levier L et du poussoir 53, la came C vers la droite afin que le manchon 32 reste en substance immo- bile par rapport à la matrice.
Pour la position de la figure 11, une partie arrière de la douille de guidage 22 est venue en contact avec le rebord 24 du manchon ar- racheur S et a écarté ce dernier de la tête de l'ébauche. L'arrivée d'air comprimé peut être interrompue à la fin de course. Un épaulement 33a du man- chon S est mis en contact avec les plongeurs 28 et 29 qui entourent la tête 30 et le plongeur P. Quand le coulisseau continue à reculer au delà de la position de la figure 11, on obtient le dégagement du poingon P hors de l'é- bauche creusée. Comme le manchon S n'entoure plus la tête, celle-ci peut se dilater légèrement quand l'extrémité du poinçon est dégagée de sorte que l'abrasion et l'usure de l'outil sont réduites au minimum.
Sur la figure 12 le coulisseau a reculé davantage jusqu'au point où l'extrémité du poinçon P est sur le point de quitter l'ébauchée La came fixe 59 continue à refouler la came C vers la droite pour maintenir le manchon arracheur 32 contre la tête de l'ébauchede sorte que le poin- gon peut être dégagé sans que l'ébauche sorte de la matrice.
A ce moment le manchon S est nettement écarté de la tête de l'ébauchée
Immédiatement après la position, montrée sur la figure 12, le poingon est complètement dégagé hors de l'ébauche et un recul ultérieur du coulisseau fait reculer le manchon.arracheur 32 avec lui pour la raison que le galet 58 du levier L s'est engagé sur la partie surélevée 6la de la came
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59 de sorte que le manchon 32 devient maintenant fixe par rapport au coulis- seau au lieu de l'être par rapport à la matrice. Le coulisseau peut écarter nettement le manchon arracheur 32 de l'ébauche 04 de sorte que le doigt expul- seur K3 peut dégager l'ébauche hors de la matrice D3 au moment approprié.
L'é- bauche 04 tombe sur un plan incliné ou est recueillie par un mécanisme de transfert ou analogue suivant la constitution de la machine et les opéra- tions d'usinage que l'ébauche doit .encore subir.
On se rend compte que l'invention permet d'obtenir un objet métallique avec tête creuse avec une sollicitation minimum à froid du métal et de manière que les matrices et outils subissent une usure très réduite et ne soient soumis à aucun effet d'abrasion ou d'extrusion de la part du métal de l'ébauche. En partant d'une ébauche entêtée et-non travaillée, comme celle de la figure 3, et en formant ensuite une ébauche avec tête' conique afin qu'un intervalle V reste disponible pendant le poinçonnage on peut réduire au mi- nimum le fluage à froid du métal et l'usure des matrices. Bien qu'on ait façonné la tête de manière telle qu'elle soit exactement enserrée et formée par le manchon S, celui-ci peut être dégagé aisément pour permettre une légè- re extension de l'ébauche entêtée pendant le dégagement du poinçon.
L'examen des figures 7 et analogues montre que le poinçon est centré par rapport à l'alésage 33 du manchon S et comme celui-ci entoure la tête de l'ébauche fi- nie, l'extrémité du poinçon doit nécessairement être centrée par rapport au métal qui constitue la tête de l'ébauche. Ce centrage réduit toute tendance du métal à exercer une pression latérale sur le poinçon ce qui pourrait don- ner lieu à la rupture de celui-ci. De plus, le manchon et le poinçon sont dégagés l'un et l'autre et reculent, pendant que l'ébauche reste engagée dans la matrice, à cause de l'agencement du mécanisme arracheur.
Les figures 13 à 15 montrent une légère variante pour laquelle une partie de la tête est formée par la matrice et à cet effet celle-ci com- prend une encoche 70 qui n'est pas assez profonde pour que son bord entoure une partie appréciable de la partie creusée de la tête. Quand le manchon S est écarté, l'extrémité libre de l'ébauche entêtée peut se dilater pour faci- liter le dégagement du poinçon, comme décrit plus haut. Cette variante pré- sente cette autre particularité que la pression, due au poingonnage, et qui est exercée sur la tête, tend à refouler le métal contre les parois de l'en- coche 70 de la matrice et il en résulte, même quand le manchon S a reculé, que la matrice D4 tend à agripper l'ébauche fortement et permet le dégagement du poinçon.
On pourrait, dans ces conditions, supprimer le manchon arracheur et son mécanisme à came et se baser uniquement sur l'agrippage da la matrice pour retenir l'ébauche dans celle-ci jusqu'à ce qu'elle soit expulsée par le plongeur K3.
On voit sur les figures 14 et 15 qu'on peut munir l'encoche 70 d'un bord conique pour augmenter l'agrippage. Un fluage aisé du métal, pour passer de la tête conique (figure 7) à la tête cylindrique (figure 13) est facilité si des passages d'aération 71 et 72 sont ménagés dans la matrice.
Ces passages ne sont pas nécessaires pour le premier mode de réalisation de l'invention car l'intervalle entre le manchon S et la matrice permet l'é- chappement de l'air ou de tout autre fluide. Par contre, quand une encoche est prévue dans la matrice il peut être désirable d'avooir recours à ces passages. Ceux-ci sont tellement petits qu'une partie réduite seulement de l'ébauche est déformée en pénétrant dans ceux-ci. On peut d'ailleurs donner aux débouchés des passages 71 et 72 des dimensions telles que des petits bossages soient formés sur la face externe de la tête de l'ébauche ce qui peut être avantageux dans certains cas puisque ces bossages peuvent augmen- ter l'effet d'agrippage exercé par un mandrin sur la tête de l'ouvrage au cours des opérations ultérieures, par exemple quand on trace un filet sur la queue de l'ébauche.
Pour le mécanisme arracheur,décrit plus haut, il est nécessaire de prévoir un jeu dans la commande du plongeur pour éviter la détérioration du mécanisme. Par exemple, si la position de la came C n'est pas réglée exac- tement ou si la tête de l'ébauche est trop longue, il peut arriver que le manchon 32 soit refoulé contre l'ébauche ce qui peut abimer ou déformer le manchon et/ou l'ébauche.
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Le mode de réalisation,montré sur les figures 16 à 18, diffère quelque peu du précédent en ce sens que tout ce qui peut arriver, dans le cas indiqué, est que le poinçon soit engagé un peu plus profondément dans l'é- bauche que normalement ce qui soumettrait les organes à des sollicitations relativement réduites.
Les figures 16 à 18 montrent certains détails de ce mécanisme arracheur, le coulisseau. Hl portant l'outil Tl et le manchon SI agissant comme une partie de la matrice pendant le poinçonnage. La matrice D4 compor- te un doigt expulseur ordinaire K4 et l'ébauche 05 est montée sur la figure 16 après avoir été poinçonnée. Le manchon SI est maintenu dans le coulisseau par un organe de retenue 80 et une clavette 81 ou analogue. Le manchon SI est logé exactement dans l'alésage 82 du manchon 80. Celui-ci porte à l'arriè- re un rebord 84 qui le retient dans le coulisseau et intervient pour faire reculer le manchon quand ledit rebord vient en contact avec le coulisseau.
Le manchon SI comporte un alésage 85 dans lequel peut coulisser l'ensemble des plongeurs 86 et 87 du poinçon. Une bague d'étanchéité 87a empêche les fuites de l'air comprimé admis par l'entrée A pour faire avancer le man- chon Sl comme décrit plus haut. Les plongeurs 86 et 87 coopèrent avec le poinçon Pl en agissant sur la tête 88 de celui-ci. Un bloc 89, solidaire du coulisseau, est en contact avec le plongeur 87 pour refouler le poinçon dans l'ébauche quand le coulisseau avance. Le bloc 89 est alésé en 90 pour rece- voir le plongeur 91 du mécanisme arracheur qui fonctionne pendant le recul du poinçon. Une came F se trouve sur le trajet du plongeur 91 et intervient pour l'arrachage de la manière décrite ci-après. Le manchon arracheur 94 correspond au manchon 32 dont question plus haut mais il fonctionne d'une manière différente.
Il entoure le plongeur Pl et son extrémité arrière porte un rebord 95. Le manchon 94 peut être déplacé vers l'extérieur par deux plongeurs qui agissent sur le rebord 95 et qui sont, sollicités par des ressorts logés dans les blocs 86 et 87. Pour maintenir, en même temps, le manchon arracheur 94 contre la tête de l'ébauche et pour dégager le poin- çon Pl hors de celle-ci après que le manchon Sl a été écarté, on a recours à deux cames 100 logées dans des encoches appropriées 99 du bloc 86. Celui- ci agit alors comme un épaulement, orienté vers l'ébauche, pour recevoir la poussée des cames 100.
Celles-ci sont maintenues en place par friction et par dés billes 101 sollicitées par des ressorts 102 qui prennent appui sur des bouchons filetés 103.Les cames agissent comme des organes d'écar- tement quand le coulisseau agit sur elles en tendant à écarter le manchon arracheur 94 et le bloc 86, comme décrit ci-après.
Le fonctionnement du mécanisme arracheur est expliqué à l'aide des figures 19 à 22 pour lesquelles la constitution du coulisseau entêteur et du mécanisme arracheur a été réduite à ses éléments essentiels, avec l'intervention d'une came Cl qui commande ce fonctionnement. Le coulisseau Hl peut se déplacer horizontalement dans un sens et dans l'autre dans le bâti de la machine. L'arbre de commande 110 porte la came Cl et un bouton de manivelle 111 entraine une biellette 112 qui actionne le coulisseau en étant articulée à celui-ci en 113. Le plongeur 91 coopère avec un bras F qui est articulé en 120 au bâti et qui porte un galet 121 roulant sur le con- tour de la came Cl. Pour conserver le contact entre le galet 121 et la came Cl pendant l'arrachage on a recours à un ressort 124 agissant sur un écrou vissé sur la tige 123 qui est articulée en 122 au bras F.
Ce ressort 124 prend appui sur le fond d'une boite 125 fixée au bâti. L'arbre 110 tourne dans le sens de la flèche et la came Cl comporte une partie 130 concentri- que à l'axe de cet arbre 110 ainsi que des parties 131 et 132 qui sont plus voisines de cet axe. Pour commander le bras F pendant le recul du coulisseau on utilise un galet 127 monté sur ce bras et qui est sollicité vers une sur- face camée 128 du coulisseau.
Quand le coulisseau achève sa course vers l'avant, le bloc 89 vient en contact avec les plongeurs 87 et 86 qui supportent le plongeur P1 pour l'introduire dans l'ébauche. Comme décrit, le manchon SI a été engagé sur la tête de l'ébauche pour enserrer celle-ci pendant le poinçonnage et en faisant intervenir l'air comprimé admis en A. A la fin de l'avancement,
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les organes occupent la position montrée sur la figure 19 et à ce moment la partie 130 du contour de la came 'ci est venue en regard du galet 121, cette partie 130 étant concentrique à l'arbre 110.
Par conséquent, si le plongeur 91 a une longueur convenable et si un léger jeu existe, de préférence, entre les organes, on obtient par la rotation de l'arbre 110 dans le sens de la flèche que le plongeur 91 conserve la même position par rapport à la matrice sans affecter l'emplacement du poinçon.
Sur la figure 20 on montre les organes quand une partie de la course de recul a eu lieu et juste avant le moment où le dégagement du poin- gon hors de l'ébauche commence. La partie concentrique 130 de la came C1 est sur le point de quitter le galet 121 et le manchon 80 se déplace,avec le coulisseau et vient en contact avec le rebord 84 du manchon Sl, qui enserre l'ébauche. De cette manière le coulisseau dégage le manchon Sl de l'ébauche et celle-ci cesse d'être enserrée.
En même temps, la partie concentrique 130 de la came maintient le plongeur 91 et le poingon Pl à la même position par rapport à la matrice pour retenir l'ébauche dans celle-ci pendant que le manchon SI est dégagé de la tête de l'ébauche. Pendant cette partie de la course de recul, la face interne du manchon Sl est venue en contact avec les extrémités dépassantes des cames d'écartement 100. Quand la course de recul du coulisseau se poursuit, on obtient le maintien de l'ébauche dans la matrice pendant le dégagement du poingon hors de l'ébauche.
Sur la figure 21, la partie en retrait 131 de la came C1 passe sous le galet 121 du bras F et permet à celui-ci de s'incliner progressi- vement vers la gauche. De même, le contact du manchon Sl avec les cames 100 fait agir celles-ci sur le plongeur 86, commandé par l'ensemble de ces cames, de sorte que le sens de la pression exercée par le coulisseau est inversé et cette pression agit sur le'rebord 95 du manchon arracheur 94. En d'autres mots, le manchon 94 est sollicité vers la droite alors que le poingon Pl et les plongeurs 86 et 87 le sont vers la gauche par des forces opposées. Dans ces conditions, le dispositif fonctionne pendant cette phase de manière à faire reculer le poingon en concordance avec le profil de la came Cl pen- dant que le mécanisme arràcheur maintient l'ébauche fermement dans la matrice.
Finalement, le manchon Sl vient en contact avec le plongeur 86 du poinçon Pl et avec l'épaulement 95 du manchon arracheur 94 de sorte que le poinçon et le manchon sont écartés tous deux de la matrice.
On voit sur la figure 22, lorsque le coulisseau a reculé complè- tement, que le bras F est écarté de la surface camée 133 du coulisseau à l'ai- de du galet 127 qui roule sur la surface camée 128 de celui-ci et que l'é- bauche 05 est expulsée hors de la matrice par le doigt K4. Quand le coulis- seau se déplace dans l'autre sens, le bras F se redresse et son galet 121 vient s'engager sur la came Cl et le bras s'intercale à nouveau entre cette came et le plongeur 91 et le fonctionnement se termine. Avec le dispositif, tel que décrit, le plongeur 91 ou le manchon arracheur 94 peut être raccour- ci un peu pour procurer un jeu suffisant-quand l'ouvrage a une longueur excessive ou la came C1 peut avoir des tolérances telles que l'on obtienne le même effet.
Néanmoins, quand le coulisseau entêteur recule, la réaction équilibrée des cames 100 sur le manchon arracheur et sur le plongeur 86 absorbe sans tarder tous les jeux qui peuvent exister de sorte que l'ébauche est maintenue fermement dans la matrice pendant que le poingon Pl est dégagé hors de l'ébauche.
Les figures 23 à 26 montrent en détail l'outil et la matrice établis selon l'invention et qui peuvent être utilisés de pair avec l'un ou l'autre des mécanismes arracheurs décrits plus haut. Dans le manchon en- serreur 81 est ménagée une cavité conique 93a qui, pour la position montrée, entoure la tête de l'ébauche 04. Sur la figure 23 les organes sont montrés dans la position qu'ils occupent peu avant le début du poingonnage et on voit un intervalle conique T qui existe entre la tête de l'ébauche et le manchon. Quand le poingon avance pour creuser la tête (figure 24) le métal se déforme d'abord radialement et remplit l'intervalle conique T jusqu'à ce que le métal vienne en contact avec la paroi du manchon comme visible sur cette figure 24.
Quand le poinçon Tl continue à avancer, on obtient l'ex- trusion du métal de l'ébauche dans une direction opposée à celle du mouvement
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du poingon. Si le manchon SI était cylindrique, il se produirait une abrasion et une usure de la matrice et du poinçon par le refoulement du métal au contact des parois de ceux-ci. Par contre, quand la partie intéressée de la paroi est conique, comme montré sur les figures 23 à 26 on obtient au début de l'extrusion que le métal s'écoule vers la gauche de ces figures et s'écarte continuellement de la face interne du manchon pour la raison que le diamètre du débouché, vers lequel le métal reflue, augmente pro- gressivement.
La figure 26 montre, à plus grande échelle, une partie du dis- positif ainsi que les états du métal de l'ébauche tels que ce métal se pré- sente sur la figure 24 et sur la figure 25 (quant le poinçonnage est terminé), ces états étant superposés. On voit qu'un point donné et quelconque de l'é- bauche, par exemple le point Y, se déplace pour ainsi dire axialement pen- dant l'extrusion comme indiqué par la droite x-x. Par conséquent, immédia- tement après que le poingon a atteint la position de la figure 24, chaque point de l'ébauche, qui auparavant était en contact avec la paroi du manchon, s'é- carte de lui-même de celui-ci et reste éloigné, en substance, dudit manchon.
De toute façon, le métal n'exerce aucun grand effort sur celui-ci. Bien que le métal ait une tendance à s'écarter de lui-même de la paroi du manchon, celui-ci n'exerce par un effet de retenue sur le métal dans le cas où un fluage radial: et fortuit se produit car le métal tend alors à se libérer de lui-même du manchon pendant que l'extrusion continue. La conicité est très faible et celle montrée sur le dessin est un peu exagérée de sorte que la forme du contour de la tête creuse de l'ébauche ne s'écarte pas fortement de la forme cylindrique. Quand le manchon Sl recule et se dégage de l'é- bauche il agit comme une matrice et étire la tête de manière à lui donner une forme cylindrique, le diamètre du cylindre correspondant au diamètre minimum de l'alésage du manchon.
En constituant l'organe enserreur de la tête de l'ébauche de manière que le métal subisse une extrusion vers l'ar- rière, chaque point du contour de cette tête tend à s'écarter de lui-même de la paroi du manchon ou analogue et on réduit notablement l'usure de cet organe ce qui permet d'effectuer le poinçonnage avec un effort moindre alors que le poingon s'use d'une manière moins prononcée. Toutes cesparticularités sont avantageuses non seulement du-point de vue de la durée d'usage de l'ou- til mais également de celui de la réduction du travail à froid de l'ébauche.
Comme il va de soi et comme il résulte déjà de ce qui précède, on peut apporter diverses modifications ou variantes aux dispositifs tels que décrits sans sortir des limites de protection de l'invention. La manière dont les organes montrés sur la figure 7, sont assemblés peut être modifiée, le mode de montage indiqué sur cette figure étant donné uniquement à titre d'exemple d'un dispositif pour lequel l'usinage et l'assemblage dés diffé- rents organes sont commodes. La forme des cames, qui coopèrent avec le mé- canisme arracheur, peut être modifiée, la condition importante à remplir é- tant que le manchon arracheur doit occuper une positipn convenable au bout de sa course d'avancement et que le recul du manchon se fasse après que le manchon lui-même a reculé.
Bien que l'on.préfère, comme montré sur les figures 1, 2 débuter avec une opération d'extrusion plutôt qu'avec une opération d'entêtage, les compétences savent bien que l'on pourrait commencer avec un ouvrage, formé. par un trongon de tige ou de fil, dont le diamètre correspondrait à celui de l'encoche 1 de la matrice Dl pour déformer l'extrémité de cet ouvrage en vue d'obtenir la tête 6 indiquée sur les figures 2 et 3. Le choix du début par une extrusion ou un entêtage dépend fortement des dimensions relatives de la tête et de la queue, de la profondeur que l'on veut donner à la cavité ménagée dans la tête et de la nature de la matière constituant l'ouvrage.
L'expression "travail à froid" doit être comprise-dans son sens usuel c'est-à-dire comme étant un travail qui se fait à une température infé- rieure à celle à laquelle se produit une croissance rapide des grains du métal ou une recristallisation. L'objet de l'invention est particulièrement avantageux et utile dans la zone des températures inférieures pour le tra- vail à froid car à ces températures, qui peuvent atteindre 200 à 260 , on
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évite les difficultés résultant de la formation de bavures, d'un coincement des pièces dans les matrices et d'un retrait du métal alors que le problème du dégagement net de l'ébauche est ainsi résolu d'une manière plus avan- tageuse.
La machine a été décrite en adoptant, à titre d'exemple, la fa- brication d'une ébauche pour obtenir une vis à tête creuse mais il est évi- dent que le procédé et la machine suivant lesquels on laisse subsister autour de la tête de l'ébauche un intervalle libre et de forme appropriée pendant que l'on procède au poinçonnage s'appliquent à tout autre objet qui doit être creusé ou percé, par exemple à un écrou ou analogue.
REVENDICATIONS.
1. Machine pour fabriquer, à froid, des pièces métalliques creu- ses, telles que des vis ou boulons à tête creuse, à partir de fils ou tiges tronçonnés, ces machines comprenant une entêteuse à froid, un bâti et un porte-outils qui peut être déplacé suivant un mouvement alternatif par rap- port audit bâti, la dite machine comprenant un porte-outils qui supporte un outil et une matrice ainsi qu'un manchon et un poinçon co-axiaux, des moyens pour déplacer le manchon par rapport à la matrice en vue d'entourer une par- tie d'une ébauche entêtée, des moyens pour déplacer le poinçon par rapport au manchon pour creuser partiellement et à froid ladite partie et pour re- fouler le métal de cette partie par extrusion le long de la paroi dudit manchon, des moyens pour retenir l'ébauche au contactde la matrice et des moyens pour'écarter le manchon de' ladite ébauche.
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IMPROVEMENTS - MACHINES FOR COLD MANUFACTURING PARTS
HOLLOW METAL.
The present invention relates to machines, called headers, for the cold working of hollow metal parts, and it relates more particularly to machines of this type for making blanks, screws or head bolts. digs from ends of wire or rods by cold working metal. A general type of machine, which is suitable for this purpose. includes a frame, a forging block with several metal shaping tools and an intermittent motion transfer mechanism, for. move the work from one die to another at an appropriate time.
The machine may also include a shearing mechanism for cutting a blank of the thread or shank forming the work and a transfer mechanism for feeding the blanks from one die to another until the operation. final is completed. These machines generally include means for expelling the different blanks from the respective dies at suitable times so that they can be picked up by the transfer mechanism.
Much of the trouble, resulting from breaking tools, is caused by cold working the blank when a tool or punch is forced to pierce or hollow out the blank. The axial pressure forces the tool to move vertically and horizontally in one direction or the other depending on the amount of play that necessarily exists between the slide and its guides. Any wear that occurs and any misalignment that may exist between these components aggravates this defect by exerting a significant lateral thrust on the tool. This results in excessive wear and even breakage of the hardened tool.
By the present invention it has been found that the danger of tool fracture can be greatly reduced, under these conditions, if the punch is exactly centered with respect to the part of the blank to be punched or dug whatever the location of the punch relative to the part of the blank which must not be punched and regardless of the relationship between the punch and the axis of the die.
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According to the invention, the centering of the punch with respect to the blank is obtained by using a centering sleeve mounted on the tool and which can surround the punch while having the same diameter or contour as that of the head of the blank. When the slider advances and when the sleeve is engaged on the blank, as the punch is centered relative to the sleeve, said punch is automatically centered relative to the part of the blank to be worked.
Another cause of the rapid wear of the tool, for the usual cold heading operations and of the kind dealt with in the present invention, is creep or extrusion towards the end. back of the metal along the walls of the body or die that support the blank during punching. This results not only in excessive cold working of the metal which becomes friable but also in rapid wear and abrasion of the organ or matrix in question, so that the precision of the work is not maintained. The object of the invention is to greatly reduce the wear of the die and of the tool as a result of creep or extrusion of the metal.
This is achieved by constituting the gripping sleeve in such a way that the diameter of its outlet, presented to the metal when the latter is extruded in a direction opposite to that of the movement of the punch, gradually increases so that the metal at instead of having a tendency to be pushed back and to rub along the wall of said sleeve, moves away continuously and from itself from this wall. This not only greatly reduces the wear of the tool or the die but also facilitates the penetration of the punch into the blank.
With thin-walled blanks it is generally desirable to confine the blank during punching or digging in order to prevent extension or expansion of the blank beyond its stretch limit. ticity. When articles are housed in a die and when they are punched or hollowed out, the metal tends to contract or return elastically to its original shape when the punch has passed a determined section of the blank so that at the At the end of the punching stroke, the body of the blank grips the punch firmly and contracts around it.
Under these conditions and if the punch is pushed back, the latter has a tendency to drive the blank out of the die. Even if the contraction of the blank is such that the punch does not release the blank from the die, a powerful force occurs at the exit of the punch from the hollowed cavity, the wall of which has contracted. abrasion and clamping so that the fist wears out quickly. Another object of the invention is to punch the blank while it is gripped and at the same time to facilitate the release of the punch while minimizing the tendency of the punch to release the blank from the blank. matrix.
According to the invention, this can be achieved by gripping the head only during punching so that the deforming pressure, which occurs during this operation, ceases to act before the punch is released from the cavity of the punch. the draft. According to a preferred embodiment of the invention, use is made of a sleeve which surrounds the part of the blank to be punched or hollowed out, during the punching operation, in combination with a particular mechanism, supported by the stubborn slide. , to keep the blank in contact with the die and to release the sleeve from the blank before the punch is released from the latter.
To keep the blank in contact with the die while the sleeve is being released and the punch withdrawn, a new positive-effect pulling mechanism is used. Although this mechanism is carried by the slider, its members are suitably positioned relative to the die during the retraction of the slider so that the lifting member bears on the blank and keeps it, so to speak, fixed relative to the matrix. This is obtained by regulating the movement of the pulling mechanism independently of that of the stopping slide and this, preferably, with the aid of a cam device capable of immobilizing this mechanism while the slide moves back.
Another object of the invention is to obtain a clamping of the blank by the die and to facilitate the retention of this blank in the die.
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after punching and during punch release. To this end, an additional cavity is provided in the die, suitable for receiving a part of the head of the blank, so that the deforming pressure, by pushing said part against the wall of the cavity, causes a firm retention. me of the draft. The die cavity is shallow enough that the deforming pressure, acting where the work was cut by the punch, can freely manifest to thereby facilitate the release of the punch from the blank.
The wall of said cavity may be slightly conical to increase the retaining force acting on the blank.
The machine, established according to the invention, is used to manufacture hollow objects, such as socket head screws or bolts from cut-off rods and by cold working of metal, this machine comprising a cold header. , a frame, a reciprocating tool holder and carried by this frame, said tool holder supporting a tool and a die as well as a co-axial sleeve and punch, means being provided for moving the sleeve relative to the die and to surround a part of a stubborn blank, means for moving the punch relative to the sleeve with a view to partially and cold hollowing out said part and for pushing the metal of this part by extrusion along the die. wall of said sleeve,
means for retaining the blank in contact with the die 'and means for moving the sleeve away from said blank.
The subject of the invention is also a machine for manufacturing hollow objects such as socket head screws or bolts and from rods cut by cold work, this machine comprising a die-forging block, a reciprocating stubborn slide, a sleeve sliding on this slider and a punch mounted thereon, means being provided for advancing the sleeve so that it surrounds a part of the object to be punched and other means being mounted on the slider to push the punch back into said object, when the latter is cold and after said sleeve has come to surround it,
the machine also comprising means for disengaging said sleeve from the object before the punch is withdrawn from it and means for withdrawing the punch from this object after the sleeve has been removed therefrom.
The invention also relates to a machine for manufacturing hollow objects such as socket-head screws or bolts and from rods cut by cold working of metal, said machine comprising a frame on which are mounted a stamping block. , a reciprocating head slider and a sliding sleeve in which a puller member and a punch can slide, means being provided for advancing the sleeve until it surrounds a part of the object to be digged then that the slide comprises means for pushing the fist back into the object after the sleeve has come to surround part of it,
the stripping sleeve being operatively connected to a lever articulated to the slide and cooperating with a cam whose contour is such that the cam causes the withdrawal of the stripping sleeve with a delay for this sleeve relative to the back of the slide, during the initial part of the return stroke, the machine also comprising means for moving the sleeve away from the part of the object which surrounded it before the punch is released, as well as means, controlled by the contact of the slide with a part of the punch, to release said punch, during the retraction of the slide, before the stripping sleeve has been removed from said object.
The invention also relates to a machine for manufacturing hollow objects, such as socket head screws or bolts and from rods cut by cold working of metal, this machine comprising a cold header, a stamping block. fixed and a reciprocating stubborn slide, said slide carrying a punch and a movable stripper member relative to this slide, said header carrying a cam support at a fixed distance from said stamping block while a cam and a lever cooperating with this cam are established between said support and said pulling member,
one of these elements being movable relative to the others during the reciprocating movement of the slide while the cam
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has a contour such that it causes said puller member to retreat behind that of said slide during the initial part of the return stroke.
The accompanying drawings show, by way of example, several embodiments of the invention.
Figures 1 and 2 show, in axial section, the work performed by a first die, according to a preferred embodiment, after the blank has been cut from a rod by a shearing mechanism. Figure 1 shows the blank sheared and placed facing the die, while Figure 2 shows the blank shaped by the first tool.
FIG. 3 shows the blank obtained at the exit of the first die.
Figures 4 and 5 show, in axial section, the work carried out by a second die, figure 4 showing the blank coming out of the first die and placed opposite the second and figure 5 shows the completed header. in the second matrix.
FIG. 6 shows the blank obtained at the exit of this second die.
FIG. 7 shows, on a larger scale, and in section, the assembly constituted by the gripping sleeve, by the punch and by the pulling member, this assembly being added to the third die., This figure 7 also shows the initial phases of the final work obtained in this matrix.
Figure 8 shows, in section (parts broken away), a part of the header mechanism in order to show how the stripper member is retained by a fixed cam while the header slide is reciprocated.
Figures 9 and 9a show, respectively in elevation and in cross section according to 9A-9A Figure 9, the active end of the punch used to obtain a socket head screw with a hexagonal socket.
FIG. 10 shows, similarly to FIG. 7, the end of the punching obtained with the aid of the third die.
Figure 11 similarly shows said assembly when the stubborn slide moves back when the sleeve has been released from the stubborn object and when the mechanism is about to release the punch from the cavity. that he dug.
FIG. 12 similarly shows said assembly at the moment when the punch is, so to speak, completely disengaged from the blank.
Figures 13, 14 and 15 show a variant for the die by means of which part of the head is formed in the die itselfo
Figures 16 to 26 show another embodiment of the stripper mechanism and a variation of the punch and die mechanism.
Figures 16 to 18 show, respectively, in longitudinal section, in cross section and in plan (parts broken away), certain parts of the punching and pulling mechanism.
FIGS. 19 to 22 show, in schematic longitudinal section, a simplified mechanism of the punch and the die, this mechanism being housed in the header slide, as well as the cam drive of the pulling member. Figure 19 also shows the mechanism at the end of punching, Figure 20 the gripping sleeve when released from the blank, Figure 21 the punch withdrawn from the blank, and Figure 22 the header slide in its position steephead Valley.
Figures 23 to 26 show, in section and on a larger scale, the cooperation between the clamping sleeve and the blank during punching.
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Figure 23 shows the punch when it comes into contact with the blank
FIG. 24 shows the punch engaged in part in the blank and at the moment when the lateral face thereof has come into contact with the lateral wall of the clamping sleeve.
Fig. 25 shows the blank when punching is complete.
Figure 26 shows, on an even larger scale, a portion of Figure 25 to indicate metal flow.
In FIG. 1, the sheared blank O1 is located opposite the first die D1. The machine includes a shear and a transfer mechanism to cut the blank and bring it to the desired location.
As these devices can be constructed in any suitable manner and as they are well known, they have not been shown and described in detail. The die D1, according to a preferred embodiment, comprises a cylindrical passage 1 of cross section smaller than that of the blank O1, this passage being able to be connected by a conical connection 2 to a circular cavity 3 of the die and of which the diameter is substantially equal to that of blank 01. Tool T1 comprises a notch 4 having the same section as cavity 3 and the outer face of this tool can be chamfered, as shown in 5 , to reduce its bulk.
After the blank 01 has been brought opposite the die Dl by the transfer mechanism, the tool T1 advances, as shown in FIG. 2, to push the blank into the passage 1, of reduced section, of the matrix, to form the tail 7 by extrusion. Part 6 of the blank forms a head which, while having a larger diameter than that of FIG. 7, only undergoes cold work which is reduced or even zero. At the end of this operation and during the retraction of the header slide and the tool, the expelling member Kl intervenes at a conveniently chosen moment to eject the blank 02 out of the die Dl so that this blank can be collected. by a transfer mechanism coming opposite the matrix.
FIG. 3 shows the blank 02 obtained at the exit of the first die.
In FIG. 4, the blank 02 is located opposite the die D2 in which a cylindrical passage 10 is formed which receives the expelling punch K2 and whose diameter is the same as that of the shank 7 of the blank. The die also comprises a conical cavity 11 extended by a shallow cylindrical part 11a which shapes the head. Tool T2 can be made in such a way that it can serve as a housing for a die-forging block 13, made of hardened metal and in which a shaping notch comprising a frustoconical wall 14 and a generally spherical bottom 15 can be made.
Figure 5 shows that when the tool T2 has forced the blank into the die D2, the shank 7 is not affected so to speak, but that the metal which previously formed the head 6 of the blank 02 is deformed so to fill the cavity of the matrix. A blank 03 is thus obtained, the head of which comprises a frustoconical part 16a, a cylindrical part 17, another frustoconical part 18 and a rounded end face 19.
As this operation corresponds to the first cold work of the blank head and since this head, obtained by the operation illustrated in FIG. 5, is conical and does not have a diameter much greater than that of the unworked head 6 of the blank 02, the metal is not subjected to any considerable cold work so that it is still in a relatively ductile state to undergo the punching which will follow.
FIG. 6 shows the blank 03 obtained at the exit of the second die.
Before continuing with the description of the cycle of the operations carried out according to the present invention, reference is made to FIG. 7 to describe the mechanism relating to the third die. The head slide H,
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which can slide in the usual manner and in a reciprocating motion on the frame to approach and move away from the die-forging block, comprises at this location an annular boss 20 to support the tool and in which a bore 21 is provided to receive a gripping sleeve S which can slide in a guide sleeve 22 wedged at 23 in the boss 20. A flange 24, at the rear end of the sleeve 3, prevents the latter from being released towards the front after the assembly of these different parts.
A punch P and a stripping sleeve 32 are housed in the sleeve S and are held therein by a plug 25 engaged in the bore 21 of the boss 20. The plug 25 comprises a cylindrical extension 26 on which the sleeve S can slide using its notch 27. Two nested plungers 28 and 29 are engaged on the head 30 of the punch P and this assembly as well as the stripping sleeve 32 are housed in the notch 27 of the sleeve - chon S. The active and hexagonal end 31 of the punch is shown in detail in Figures 9 and 9a. The sleeve S has a bore 33 whose diameter is equal to that of the head of the screw that is to be obtained. As the puller sleeve 32 slides in the bore 33, this sleeve also has an outside diameter of the same length.
The front end 32a of the sleeve 32 can come into contact with the head of the blank and this contact is maintained by the mechanism described below.
The rear part of the sleeve 32 comprises a flange 34 on which several rods 35 rest, these rods passing through holes 36 formed in the plungers 28 and 29 of the fist by being secured in any suitable manner to a plunger 37. An extension 38 of the plunger 37 has a rounded head 39 to cooperate with the active face 40 of a cam C mounted on a pin 41 journalled in the header slide. Cam C is controlled as described below. In the slide is formed a slot 42 to receive the cam C. A wedge W intervenes to keep the plug 25 in a suitable position.
It is customary to involve a threaded rod parallel to the axis of the plug 25, to act on the front face of the latter so that its location can be suitably adjusted in conjunction with the wedge W. lateral face 43 of the wedge rests on an adjacent inclined face 44 of the slot 42.
FIG. 8 shows the control of the stripping sleeve 32. In this figure, the gripping sleeve S is not cut but the extension 38 of the plunger 37 is in contact with the active face of the cam C.
Cam C is actuated by a pusher 51 which bears on a heel 52 of this cam. The pusher passes through a hole 53 made in the slide, and its upper end 54 is in contact with the end 55 of a lever L articulated at 56 to a support 57 mounted on the slide and this lever moves with said slide. The other end of the lever L carries a roller 58 which cooperates with a cam 59 mounted on a fixed part 60 of the machine. In figure 8 the slide is shown in its advanced position and when it moves back the roller 58 engages on the ramp 61 of the cam 59 to force the pusher downwards which causes the cam C to move the plunger 37 towards the right of FIG. 6. It can be seen in FIG. 7 that the sleeve 32 is thus pushed back also to the right.
The cam C can be shaped such that when the slide moves back, the sleeve 32 advances by an equal length so that in reality the stripper sleeve remains stationary with respect to the die.
Figures 9 and 9a show an example of a punch used to obtain a cavity, of hexagonal section, in the head of the screw. It has been found that when the hexagonal part 31 of the punch is extended by a hexagonal part 31a, slightly thicker, the release of the punch is facilitated. The tapered end 31b of the punch facilitates entry of the punch during punching. Obviously the shape of the punch can be changed to give the cavity the desired shape.
After having described the tool which is at the third position of the control of the stripping sleeve, the description of the shaping of the blank is continued. The blank 03, shown in figure 6 and whose head has
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only been subjected to a shaping operation to give it the preferred shape, is brought by the transfer mechanism facing the die D3 of FIG. 7. As the header slide advances, the free end of the punch comes into contact with it. the head of the blank 03 and pushes the tail 7 into the axial passage of the die D3. The punch is introduced into the blank by the contact of the plunger 28 with the extension 26 of the support plug 25.
In FIG. 7, the fist has just introduced the blank 03 into the die D3 but has not yet entered the head of the blank 03 to form the cavity therein. It can also be seen in Figure 7 that the sleeve S has advanced so that its bore 33 surrounds the head of the blank and it is important to note that, due to the conical shape of the head, a gap V remains. An advantageous method of advancing the sleeve S to the position shown in FIG. 7, consists in opening a compressed air inlet behind the flange 24 of the sleeve so that, through the opening of the dispenser. air at a convenient time, the air pressure can advance the sleeve S.
The cam C and the control of the stripper sleeve 32 are such that when the slide advances to the position of FIG. 7, the cam C can be moved to the left by the reaction of the sleeve 32 and the plunger 37 on the head of blank 03.
The ramp 61 of the cam 59 (FIG. 8) is such that there is constant play for the pusher 53 so that the cam C can be easily moved to the left, as described.
Figure 10 shows the end of punching, the slide having fully advanced. Part 31 of the punch has formed a cavity in the head of the blank resulting in the final blank 04. Punching takes place without extrusion or back creep of the metal and without serious wear because the metal can engage in the punch. 'gap V formed between the conical head and the sleeve S (Figure 7). The pulling sleeve 32 has continued to move back relative to the slide during the end of the advancement of the punch and the cam 39 is preferably arranged so that at the end of this advancement there remains a clearance between the end of the sleeve puller and the stubborn blank.
FIG. 11 shows the start of the slide backward towards the left of this figure. When the slide back begins, the punch has a tendency to disengage the blank from the die, but as soon as the slight gap between the head of the blank and the end of the sleeve 32 is absorbed, the blank can no longer moving forward. When the recoil continues, the fixed cam 39 intervenes to push, using the lever L and the pusher 53, the cam C to the right so that the sleeve 32 remains substantially immobile with respect to the die.
For the position of FIG. 11, a rear part of the guide bush 22 has come into contact with the rim 24 of the stripping sleeve S and has moved the latter away from the head of the blank. The compressed air supply can be interrupted at the end of the stroke. A shoulder 33a of the sleeve S is brought into contact with the plungers 28 and 29 which surround the head 30 and the plunger P. When the slide continues to move back beyond the position of figure 11, the release of the punch is obtained. P outside the hollowed out blank. As the sleeve S no longer surrounds the head, the latter may expand slightly when the end of the punch is released so that abrasion and wear of the tool are reduced to a minimum.
In figure 12 the slide has retreated further to the point where the end of the punch P is about to leave the blank.The fixed cam 59 continues to force the cam C to the right to hold the stripper sleeve 32 against the blank. blank head so that the punch can be released without the blank coming out of the die.
At this time the sleeve S is clearly separated from the head of the blank
Immediately after the position, shown in Figure 12, the fist is completely disengaged from the blank and a subsequent recoil of the slider moves the puller sleeve 32 back with it for the reason that the roller 58 of the lever L has engaged. on the raised part 6la of the cam
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59 so that the sleeve 32 now becomes fixed relative to the slider instead of being fixed relative to the die. The slide can move the stripping sleeve 32 clearly away from the blank 04 so that the expelling finger K3 can release the blank from the die D3 at the appropriate time.
The blank 04 falls on an inclined plane or is collected by a transfer mechanism or the like depending on the constitution of the machine and the machining operations which the blank still has to undergo.
It will be appreciated that the invention makes it possible to obtain a metal object with a hollow head with a minimum cold stress on the metal and so that the dies and tools undergo very reduced wear and are not subjected to any abrasion effect or extrusion from the metal of the blank. Starting with a stubborn and unworked blank, like the one in Figure 3, and then forming a blank with a conical head so that a gap V remains available during punching, the creep can be reduced to a minimum. cold metal and die wear. Although the head has been shaped in such a way that it is exactly gripped and formed by the sleeve S, this can be easily disengaged to allow a slight extension of the stubborn blank during the disengagement of the punch.
Examination of Figures 7 and the like shows that the punch is centered with respect to the bore 33 of the sleeve S and as this surrounds the head of the finished blank, the end of the punch must necessarily be centered by compared to the metal which constitutes the head of the blank. This centering reduces any tendency for the metal to exert lateral pressure on the punch which could lead to the latter breaking. In addition, the sleeve and the punch are both disengaged and recede, while the blank remains engaged in the die, due to the arrangement of the stripper mechanism.
Figures 13 to 15 show a slight variant in which part of the head is formed by the die and for this purpose the latter comprises a notch 70 which is not deep enough for its edge to surround an appreciable part of the die. the hollow part of the head. When the sleeve S is moved away, the free end of the stubborn blank can expand to facilitate the release of the punch, as described above. This variant has this other feature that the pressure, due to the punching, and which is exerted on the head, tends to push the metal against the walls of the notch 70 of the die and this results, even when the sleeve S has moved back, that the die D4 tends to grip the blank strongly and allows the release of the punch.
Under these conditions, it would be possible to do away with the pulling sleeve and its cam mechanism and rely solely on the gripping of the die to retain the blank therein until it is expelled by the plunger K3.
It can be seen in Figures 14 and 15 that it is possible to provide the notch 70 with a conical edge to increase the grip. An easy flow of the metal, to pass from the conical head (Figure 7) to the cylindrical head (Figure 13) is facilitated if ventilation passages 71 and 72 are formed in the die.
These passages are not necessary for the first embodiment of the invention because the gap between the sleeve S and the die allows the escape of air or any other fluid. On the other hand, when a notch is provided in the die, it may be desirable to have recourse to these passages. These are so small that only a small part of the blank is deformed when entering them. The outlets of the passages 71 and 72 can also be given dimensions such that small bosses are formed on the external face of the head of the blank, which can be advantageous in certain cases since these bosses can increase the size. gripping effect exerted by a mandrel on the head of the work during subsequent operations, for example when a thread is drawn on the tail of the blank.
For the pulling mechanism, described above, it is necessary to provide play in the control of the plunger to prevent damage to the mechanism. For example, if the position of the cam C is not adjusted exactly or if the head of the workpiece is too long, it may happen that the sleeve 32 is pushed against the workpiece, which can damage or deform the workpiece. sleeve and / or blank.
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The embodiment, shown in Figures 16 to 18, differs somewhat from the previous one in that all that can happen, in the case indicated, is that the punch is engaged a little deeper into the blank than normally this would subject the organs to relatively reduced stresses.
Figures 16 to 18 show some details of this pulling mechanism, the slide. Hl carrying tool Tl and sleeve SI acting as part of the die during punching. Die D4 has an ordinary expelling finger K4 and the blank 05 is mounted in Fig. 16 after being punched. The sleeve SI is held in the slide by a retaining member 80 and a key 81 or the like. The sleeve S1 is housed exactly in the bore 82 of the sleeve 80. The latter carries at the rear a flange 84 which retains it in the slide and intervenes to move the sleeve back when said flange comes into contact with the slide. .
The sleeve SI comprises a bore 85 in which all of the plungers 86 and 87 of the punch can slide. A sealing ring 87a prevents leakage of the compressed air admitted through the inlet A to advance the sleeve S1 as described above. The plungers 86 and 87 cooperate with the punch P1 by acting on the head 88 thereof. A block 89, integral with the slide, is in contact with the plunger 87 to push the punch back into the blank when the slide advances. The block 89 is bored at 90 to receive the plunger 91 of the stripper mechanism which operates during the retraction of the punch. A cam F is located on the path of the plunger 91 and intervenes for tearing off in the manner described below. The puller sleeve 94 corresponds to the sleeve 32 referred to above, but it operates in a different way.
It surrounds the plunger P1 and its rear end carries a flange 95. The sleeve 94 can be moved outwards by two plungers which act on the flange 95 and which are biased by springs housed in the blocks 86 and 87. For maintain, at the same time, the pulling sleeve 94 against the head of the blank and to release the punch P1 out of the latter after the sleeve S1 has been removed, two cams 100 are used which are housed in notches 99 of the block 86. This then acts as a shoulder, oriented towards the blank, to receive the thrust of the cams 100.
These are held in place by friction and by dice balls 101 urged by springs 102 which are supported on threaded plugs 103. The cams act as spacers when the slide acts on them, tending to move the lever apart. puller sleeve 94 and block 86, as described below.
The operation of the pulling mechanism is explained with the aid of FIGS. 19 to 22 for which the constitution of the stubborn slide and of the pulling mechanism has been reduced to its essential elements, with the intervention of a cam C1 which controls this operation. The slider Hl can move horizontally in one direction and in the other in the frame of the machine. The control shaft 110 carries the cam Cl and a crank button 111 drives a link 112 which actuates the slide by being articulated to the latter at 113. The plunger 91 cooperates with an arm F which is articulated at 120 to the frame and which carries a roller 121 rolling on the circumference of the cam Cl. To maintain contact between the roller 121 and the cam Cl during the pulling out, a spring 124 is used acting on a nut screwed onto the rod 123 which is articulated in 122 to the arm F.
This spring 124 is supported on the bottom of a box 125 fixed to the frame. The shaft 110 rotates in the direction of the arrow and the cam C1 comprises a part 130 concentric with the axis of this shaft 110 as well as parts 131 and 132 which are closer to this axis. To control the arm F during the retraction of the slide, a roller 127 mounted on this arm is used and which is biased towards a cameo surface 128 of the slide.
When the slide completes its forward stroke, the block 89 comes into contact with the plungers 87 and 86 which support the plunger P1 to introduce it into the blank. As described, the sleeve SI was engaged on the head of the blank to grip the latter during punching and by bringing in the compressed air admitted at A. At the end of the advance,
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the members occupy the position shown in Figure 19 and at this time the part 130 of the contour of the cam 'ci came opposite the roller 121, this part 130 being concentric with the shaft 110.
Consequently, if the plunger 91 has a suitable length and if a slight clearance exists, preferably between the members, it is obtained by the rotation of the shaft 110 in the direction of the arrow that the plunger 91 maintains the same position by relative to the die without affecting the location of the punch.
In Fig. 20 the members are shown when part of the recoil stroke has taken place and just before the moment when the release of the punch from the blank begins. The concentric part 130 of the cam C1 is about to leave the roller 121 and the sleeve 80 moves with the slide and comes into contact with the rim 84 of the sleeve S1, which encloses the blank. In this way, the slide releases the sleeve S1 from the blank and the latter ceases to be gripped.
At the same time, the concentric portion 130 of the cam maintains the plunger 91 and the punch P1 at the same position relative to the die to retain the blank therein while the sleeve S1 is disengaged from the head of the die. draft. During this part of the recoil travel, the internal face of the sleeve S1 has come into contact with the projecting ends of the spacer cams 100. When the recoil travel of the slide continues, the blank is held in the blank. die while releasing the fist from the blank.
In FIG. 21, the recessed portion 131 of the cam C1 passes under the roller 121 of the arm F and allows the latter to tilt progressively to the left. Likewise, the contact of the sleeve Sl with the cams 100 causes the latter to act on the plunger 86, controlled by all of these cams, so that the direction of the pressure exerted by the slide is reversed and this pressure acts on the edge 95 of the stripper sleeve 94. In other words, the sleeve 94 is biased to the right while the fist P1 and plungers 86 and 87 are biased to the left by opposing forces. Under these conditions, the device operates during this phase so as to move the punch back in accordance with the profile of the cam C1 while the stopper mechanism holds the blank firmly in the die.
Finally, the sleeve S1 comes into contact with the plunger 86 of the punch P1 and with the shoulder 95 of the stripper sleeve 94 so that the punch and the sleeve are both spaced from the die.
It can be seen in FIG. 22, when the slider has fully retracted, that the arm F is moved away from the cameo surface 133 of the slider by means of the roller 127 which rolls on the cameo surface 128 thereof and that the blank 05 is expelled from the die by the finger K4. When the slide moves in the other direction, the arm F stands up and its roller 121 engages on the cam Cl and the arm is inserted again between this cam and the plunger 91 and the operation ends. . With the device, as described, the plunger 91 or the stripper sleeve 94 can be shortened a little to provide sufficient clearance - when the work is excessively long or the cam C1 can have tolerances such that one. get the same effect.
However, when the header slide moves back, the balanced reaction of the cams 100 on the stripper sleeve and on the plunger 86 promptly absorbs any play that may exist so that the blank is held firmly in the die while the punch P1 is cleared out of the blank.
Figures 23 to 26 show in detail the tool and the die established according to the invention and which can be used in conjunction with one or other of the stripper mechanisms described above. In the gripping sleeve 81 is formed a conical cavity 93a which, for the position shown, surrounds the head of the blank 04. In FIG. 23 the members are shown in the position they occupy shortly before the start of punching. and we see a conical gap T which exists between the head of the blank and the sleeve. When the fist advances to hollow out the head (figure 24) the metal first deforms radially and fills the conical gap T until the metal comes into contact with the wall of the sleeve as seen in this figure 24.
When the punch T1 continues to advance, the extrusion of the metal from the blank is obtained in a direction opposite to that of the movement.
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fist. If the sleeve SI were cylindrical, there would be abrasion and wear of the die and the punch by the upsetting of the metal in contact with the walls thereof. On the other hand, when the interested part of the wall is conical, as shown in Figures 23 to 26, at the start of the extrusion, the metal flows to the left of these figures and continuously moves away from the internal face. of the sleeve for the reason that the diameter of the outlet, towards which the metal flows back, increases gradually.
Figure 26 shows, on a larger scale, a part of the device as well as the states of the metal of the blank such as this metal is presented in figure 24 and in figure 25 (when the punching is finished) , these states being superimposed. It can be seen that a given and arbitrary point of the blank, for example the point Y, moves, so to speak, axially during the extrusion as indicated by the line x-x. Therefore, immediately after the fist has reached the position of Fig. 24, each point of the blank, which previously was in contact with the wall of the sleeve, separates itself from it. and stays away, in substance, from said sleeve.
In any case, the metal exerts no great stress on this one. Although the metal has a tendency to move away from itself from the wall of the sleeve, the latter does not exert a retaining effect on the metal in the event that a radial creep: and fortuitous occurs because the metal then tends to free itself from the sleeve as the extrusion continues. The taper is very small and that shown in the drawing is a little exaggerated so that the shape of the outline of the socket head of the blank does not deviate greatly from the cylindrical shape. When the sleeve S1 recedes and disengages from the blank it acts as a die and stretches the head so as to give it a cylindrical shape, the diameter of the cylinder corresponding to the minimum diameter of the bore of the sleeve.
By constituting the clamping member of the head of the blank so that the metal undergoes an extrusion towards the rear, each point of the contour of this head tends to move away from itself from the wall of the sleeve or analogous and the wear of this member is significantly reduced, which makes it possible to perform the punching with less force while the punch wears out in a less pronounced manner. All these peculiarities are advantageous not only from the point of view of the useful life of the tool but also from that of the reduction of the cold working of the blank.
As goes without saying and as it already follows from the foregoing, various modifications or variants can be made to the devices as described without departing from the protection limits of the invention. The way in which the members shown in figure 7 are assembled can be modified, the assembly mode indicated in this figure being given only by way of example of a device for which the machining and the assembly dice differ. organs are convenient. The shape of the cams, which cooperate with the stripper mechanism, can be modified, the important condition to be fulfilled being that the stripper sleeve must occupy a suitable position at the end of its advance stroke and that the retraction of the sleeve is do after the sleeve itself has retracted.
Although it is preferred, as shown in Figures 1, 2 to start with an extrusion operation rather than a stubbing operation, those skilled in the art know that one could start with a work, formed. by a portion of rod or wire, the diameter of which would correspond to that of the notch 1 of the die Dl to deform the end of this work in order to obtain the head 6 indicated in Figures 2 and 3. The choice from the beginning by an extrusion or a header strongly depends on the relative dimensions of the head and the tail, on the depth that one wants to give to the cavity made in the head and on the nature of the material constituting the work.
The expression "cold working" is to be understood in its usual sense, that is to say as working which is carried out at a temperature below that at which rapid growth of the grains of the metal occurs or recrystallization. The object of the invention is particularly advantageous and useful in the zone of lower temperatures for cold working because at these temperatures, which can reach 200 to 260, it is possible to
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avoids the difficulties resulting from the formation of burrs, jamming of the parts in the dies and withdrawal of the metal while the problem of the net clearance of the blank is thus solved in a more advantageous manner.
The machine has been described by adopting, by way of example, the manufacture of a blank to obtain a socket head screw, but it is obvious that the method and the machine according to which one allows to remain around the head. blank and appropriately shaped interval while punching is being done apply to any other object to be hollowed out or drilled, for example a nut or the like.
CLAIMS.
1. Machine for manufacturing, cold, hollow metal parts, such as socket head screws or bolts, from cut-off wires or rods, these machines comprising a cold header, a frame and a tool holder which can be reciprocated with respect to said frame, said machine comprising a tool holder which supports a tool and a die as well as a co-axial sleeve and punch, means for moving the sleeve relative to the die in order to surround a part of a stubborn blank, means for moving the punch relative to the sleeve to partially and cold hollow out said part and to rebound the metal from this part by extrusion along it. the wall of said sleeve, means for retaining the blank in contact with the die and means for moving the sleeve away from said blank.