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La présente invention a pour objet un procédé de poinçonnage de précision, c'est-à-dire servant à produire des surfaces de coupe à faible rugosité lors du façonnage par estampage ou poinçonnage. Le procédé per- met d'obtenir sur l'outil, en particulier avec des élé- ments relativement simples, la distribution particulière
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des forces qui est une condition pour la passe de travail du poinçonnage de précision ou du découpage par pressage.
Le procédé présente une importance particulière pour la fabrication d'éléments de machines tels que roues dentées, cliquets et autres pièces dont les surfaces de coupe rem- plissent des fonctions mécaniques, telles que des fonctions de roulement, de transmission et de guidage.
Les nouveaux procédés de poinçonnage de précision ou de découpage par pressage sont basés sur le fait que des tensions de compression très élevées sont produites dans la matière poinçonnée et que celle-ci est serrée rigidement pendant l'opération de poinçonnage. Des conditions d'écou- lement doivent être localement satisfaites dans la région de la zone de coupe. Pour obtenir ce résultat, la matière est serrée très fortement en formant encore fréquemment des entailles de liaison par forme. Cet état de tension doit être conservé aussi invariable que possible pendant l'opé- ration de coupe. Cette dernière s'affectue sur la partie serrée entre le poinçon et le contre-poinçon en faisant coulisser cette pièce à partir.du plan original déterminé par le serrage extérieur.
Le rapport entre la vitesse de poinçonnage et les forces de serrage a une grande impor- tance pour les conditions d'écoulement. On connaît qui- . ques solutions destinées à résoudre ce problème.
On a proposé, en particulier pour l'exécution de travaux de poinçonnage de précision dans des presses hydrau- liques lourdes, d'alimenter séparément les cylindres ser- vant au serrage de la matière et ceux servant aux éléments à poinçonner par des pompes hydrauliques réglable. Pour de faibles sollicitations, on a proposé d'utiliser des ressorts
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annulaires pour le dispositif de maintien ou des coussins pneumatiques pour le contre-poinçon.
Toutefois, toutes ces solutions n'ont pas été complètement satisfaisantes, étant donné qu'elles exigeai- ent une grande dépense en éléments de commande ou qu'elles n'étaient pas en mesure de contrôler la pression de ser- rage pendant la coupe dans lesens désiré. Dans le dispo- sitif de serrage à ressorts, la pression de serrage dépend de l'outil de poinçonnage et atteint son maximum dans la position la plus basse du coulisseau. La matière qui res- te sur le poinçon est, de ce fait, écrasée, en particulier lorsque la pression de serrage a déjà atteint les grandes valeurs nécessaires du début de la coupe.
Des éléments hydrauliques séparés sont également nécessaires lors de l'alimentation du dispositif de maintien par une pompe séparée, ce qui exige une dépense technique supplémen- taire considérable en raison des grandes forces et des conditions imposées à la précision du guidage.
On ne peut obtenir une liaison d'action à la vitesse de coupe produit sous une pression donnée par la vitesse de conformation de la matière qu'en utilisant des éléments de commande compliqués. En même temps, le montage du dis- positif doit satisfaire, en ce qui concerne la simplicité, aux conditions posées par une opération technologique ra- pide sur les éléments qui participent à celle-ci.
L'invention vise à supprimer les inconvénients du procédé de poinçonnage de précision mentionnés en ce qui concerne la dépense technique et l'adaption de la pres- sion du dispositif de maintien à l'opération de coupe.
Le procédé conforme à l'invention pour le poin- çonnage de précision à l'aide d'une machine à poinçonner
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et d'un outil constitué par au moins un organe de maintien et un poinçon consiste en ce que la pression exercée par l'organe de maintien sur la pièce d'ouvrage est contrôlée par la vitesse de mouvement du poinçon.
Cette pression peut être avantageusement établie par un liquide hydraulique renfermé entre le porte-poinçon et l'organe de maintien de la pièce, ce liquide étant refou- lé ,'travers un endroit d'étranglement à partir de cette chambre qui est mise sous pression initiale depuis son côté arrière.
Cette pression initiale peut être rationnellement utilisée pour séparer la pièce d'ouvrage du poinçon au moyen de l'organe de maintien.
Le dispositif servant à l'exécution de ce procédé est' caractérisé, conformément à l'invention, en ce qu'un matelas hydraulique de pression et un régulateur d'écoule- ment communiquant avec ce dernier sont disposés entre les pièces entraînant le poinçon et l'organe de maintien.
Ce régulateur d'écoulement peut présenter une ca- ractéristique pression quantité particulière dans le sens d'une résistance de sortie accrue pour de faibles débits d'écoulement. Il peut, en outre, être constitué sous la forme d'une soupape de retenue permettant un passage com- plet au fluide soumis à une pression initiale à l'arrière du régulateur, mais étranglant le liquide qui sort du ma- telas.
La pression initiale peut être établie par un accumulateur pneumatique.
Le dispositif peut être logé complétement à l'in- térieur du piston mobile d'une poinçonneuse hydraulique.
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Une forme de réaklisation d'un dispositif servant à l'exécution du procédé conforme à l'invention est représen- tée schématiquement en coupe longitudinale, à titre d'exem- ple non limitatif, au dessin annexé.
Un piston 10, qui peut se déplacer hydraulique- ment dans un cylindre 9, est disposé dans le bâti 1 d'une machine à poinçonner. De l'huile sous pression est amené au cylindre 9 depuis la pompe 3 par un conduit 2.
L'huile sous pression se trouve dans un réservoir 4, Le moteur 5 est réversible et permet soit de refouler l'huile dans le cylindre 9, soit de la pomper à partir de ce cylin- dre. Les ressorts 6 et 7 servent également à ramener le piston 10 dans sa position supérieure.
Une autre chambre cylindrique 16 est ménagée dans le piston 10. Un piston 14¯de section annulaire est dis- posé de façon à pouvoir coulisser librement dans le sens longitudinal de ce cylindre. Sa position la plus basse est déterminée par une butée 32 formée sur /le piston 10.
Le piston 10 comporte un noyau central 15 qui traverse le piston annulaire 14 et qui sert de porte-poinçon. Une plaque 11 est disposée sur le dessous du piston 14 et sert d'organe de maintien de la pièce. Le poinçon 12 est en- gagé dans le porte-poinçon 15. L'organe de maintien 11 et le poinçon 12 forment la partie supérieure de l'outil de poinçonnage. Un contre-poinçon 30 comportant un piston 29 pouvant se déplacer longitudinal dans le cylindre 28 est disposé dans la matric.e 33 solidarisée avec-le bâti 1.
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La chambre annulaire l6 est rempLie avec un fluide de pression hydraulique 13, par exemple de l'huile, et est reliée par le conduit 17 à une soupape d'étranglement cons-
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tituée par le ressort 18 et le corps de soupape 19, ainsi que le conduit d'étranglement 20. L'arrière de cette sou- pape communique par le conduit 21 avec accumulateur hydropneumatique 23 alimenté en huile par la tubulure 22.
Cet accumulateur 23 est soumis à l'action d'une tension initiale pneumatique.
De plus, un conduit 34 mène de l'accumulateur 23 à une soupape de retenue constituée par le corps de soupape 25 et un ressort 24, puis de là au'cylindre 28 du contre- poinçon 30.
Le dispositif fonctionne de la façon suivante :
Le piston 10 commence à descendre lorsque la pompe 3 refoule de l'huile dans le cylindre 9. Le piston annulaire incorporé 14 baisse en même temps jusqu'à ce que sa plaque de maintien 11 s'applique contre la pièce d'ou- vrage 31.
Lorsque la pompe 3 continue à refouler, le pis- ton 14 ne peut plus suivre et commence à refouler de l'hui- le hors de la chambre cylindrique 16. L'huile peut s'échap- per par le conduit 17, mais il s'établit dans le conduit d'étranglement 20 une pression dépendant de la vitesse de sortie. La vitesse de sortie correspond, de son côté, à la vitesse d'abaissement du piston 10, donc à la vitesse à laquelle le poinçon 12 se rapproche de la pièce d'ou- vrage et traverse cette dernière. La pression exerce une réaction sur la surface annulaire du piston 14 et détermine la pression de pressage de l'organe de maintien 11 contre la pièce d'ouvrage 31. Cette pression de pressage est éga- lement à tout moment une fonction de la vitesse d'abaissement du piston 10 et du poinçon 12.
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Au cours du mouvement d'abaissement, le poinçon 12 commence à pénétrer dans la matière 31 etsurmonter la pression du contre-poinçon qui s'est également établie du fait que le fluide hydraulique se trouvant dans le cylindre 28 ne peut s'échapper que par le conduit d'étranglement 26.
La matière est séparée par poinçonnage, la pression initiale intérieure de compression de la matière entre l'organe de maintien 11 et la matrice 33, ainsi que celle entre le poinçon 12 et le contre-poinçon 30 dépendant constamment de la vitesse d'abaissement du poinçon. Lorsque le mouve- ment d'abaissement cesse à l'extrémité inférieure de la course, la pression est réduite à la valeur de la contre- pression régnant dans l'accumulateur 23.
Il s'est donc formé un matelas hydraulique de pression par la chambre annulaire 16 et le piston 14.
Le sens de refoulement de la pompe 3 est à pré- sent inversé, le piston 10 s'élève, la pression de l'accu- mulateur est amenéeà agir dans le cylindre 16 en passant par la soupape de retenue 18 et l'organe de maintien 11 racle les restes de matière adhérant au poinçon 12 sous l'action du piston annulaire 14 qui s'abaisse..Le.fluide sortant de l'accumulateur 23 entre dans le cylindre 28 par le conduit 34, le piston 29 s'élève et avec lui le.contre- poinçon 30 la pièce poinçonnée étant sortie de la matrice 33.
Des essais ont montré qu'il existe des conditions de poinçonnage particulièrement favorables lors de la com- mande décrite de la pression de l'organe de maintien et de la pression du contre-poinçon en fonction de la vitesse de l'abaissement du poinçon. La vitesse d'abaissement du poin-
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çon n'est pas déterminée uniquement par la machine, mais dépend plutôt dans une grande mesure de la résistance à la déformation de la matière même. Tout retard qui se présent conduit toutefois à une réduction de la pression de serrage, de même que toute accélération augmente la tension initiale de compression éventuellement en raison d'un commencement de fissuration de la matière.
La déformation plastique de la matière est, par suite, augmentée et le danger de fissure est supprimée On peut également fabriquer des pièces présentant sur les surfaces de coupe une qualité égale à celle des surfaces produites par fraissage, même dans le cas de grandes épaisseurs de matière, par exemple pour des tôles d'acier de 20 mm d'épaisseur.
Contrairement aux procédés de découpage par pres- sage, dans lesquels la pression de l'organe de maintien et la pression du contre-poinçon, contrôlées par des ressorts, s'élèvent constamment avec la course, la commande confor- me à l'invention empêche lécrasement de la matière sur le poinçon, comme cela se produit impérativement lorsque la pression de l'organe de maintien augmente avec le tra- jet du poinçon, ce qui était lecas dans les solutions an- téreures. En travaillant suivant le procédé de l'inven- tion, la longévité des outils qui était très courte dans le cas des procédés antérieurs de découpage par pressage, est considérablement accrue.
En outre, il est important de signaler qae, dans le procédé décrit, des différences dans l'épaisseur de la tôle n'exercent aucune action sur la pression de serrage, étant donné que cette dernière est indépendante de l'endroit d'application de l'organe de main- tien sur la matière pour une vitesse d'abaissement constante.
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L'adaptation des pressions de serrage s'effectue dans le procédé décrit presque instantanément, c'est-à-dire indé- pendamment de la vitesse de l'onde de pression se produi- sant, par exemple, lors de l'accélération à l'endroit d'étranglement 20. Dans les commandes par pompes multiples, une .adaptation rapide de ce genre ne peut pas se produire déjà en raison de l'inertie des éléments de commande.
Le procédé permet, en conséquence, d'obtenir un nombre de course considérablement plus grand par unité de temps, même par rapport aux solutions compliquées utilisant une commande par pompe multiples. '
Diverses modifications peuvent, d'ailleurs, être apportées à la forme de réalisation, représentée et décrite en détail, sans sortir du cadre de l'invention.