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Procédé et machine de profilage de pièces annulaires.
Convention Internationales Neuf demandes de brevets déposées en UNION SUD-AFRICAINE - le janvier 1966 sous le No. 66/43 le 10 janvier 1966 sous le No. 66/105 le 14 janvier 1966 sous le No. 66/225 le 14 janvier 1966 sous le No. 66/226 le 27 janvier 1966 sous le No. 66/477 le 7 février 1966 sous le No. 66/684 le 16 février 1966 sous le No. 66/865 le 12 avril 1966 sous le No. 66/2067 le 5 mai 1966 sous le No. 66/2611 au nom de la'société ROTARY PROFILES (PROPRIETARY) LIMITED - :
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La présente invention concerne le profilage de pièces annulaires par montage de ces pièces sur des mandrins non serrés et par façonnage de ces pièces en les oomprimant entre le mandrin et une surface oppos ée Le mandrin fait saillie aux deux extrémités de la pièce et les extrémités re- coivent à leur contact une surface, habituellement la périphé rie d'un galet, qui peut toutefois être une surface rectiligne- ou curviligne-,, Habituellement, la surface opposée constitue également la périphérie d'un second galet qui, avec la première surface, définit une gorge convergente à laquelle 'la pièce montée sur le mandrin est présentée pour être pinoée entre les galets et tirée à travers la gorge convergente pour la profiler sur sa surface extérieure,
sa surface intérieure ou
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les deux* Toutefois, elle peut également être plane ou cur- viligne. Si les surfaces constituent la périphérie des galets, le façonnage de la pièce peut être effectué en la disposant dans l'espace défini entre trois galets disposés en triangle qui sont poussés les une vers les autres pour comprimer la ,'pièce entre le mandrin et un galet, ou bien deux galets peuvent être juxtaposés* Les galets peuvent être fixes et le mandrin et la pièce peuvent passer le long de la gorge formée entre eux, ou bien ils peuvent être mobiles les uns par rapport aux autres vers l'intérieur,
le mandrin étant supporté sur un appui dont l'axe se trouve essentiellement dans le plan des axes des galets- Du fait que dans la grande majorité des cas les sur- faces opposées sont formées par des galets, il n'est donc ques- tion ici que des galets, mais.il y a lieu de remarquer que le terme peut s'étendre à des surfaces planes le long desquelles le mandrin et la pièce se déplacent par va-et-vient, ce qui , constitue le cas limite d'un galet dont le rayon est infini, et aux surfaces curvilignes le long desquelles le mandrin et la pièce exécutent un mouvement alternatif ou roulent et qui sont les segments de galets dont les rayons sont très grands.
9n propose d'utiliser l'expression "espace de pro- .filage" pour couvrir par une expression générique tant la gorge. convergente d'un système à "deux galets" à travers lequel ou dans lequel la pièce et le mandrin passent ou sont en appui que l'espace délimité par la.juxtaposition de trois galets qui con- tient le mandrin- Il y a lieu de remarquer que la pièce elle- même n'a pas besoin d'être entièrement contenue dans l'espace de, profilage ;
un simple segment peut se trouver à chaque ins- tant dans l'espace et, à mesure que la pièce est mise en rotation, tous les éléments de la pièce pénètrent, traversent et quittent à tour d,e rôle l'espace, de sorte que la pièce est profilée progressivement* D'autre part, la section pleine du mandrin est toujours entièrement contenue dans l'espaoe de profilage-
L'endroit où, à chaque instant, le profilage se produit est
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théoriquement à deux dimensions, car le oontaot entre la surface intérieure de la pièce et la surface du mandrin est un oontaot linéaire, comme l'est également le oontaot entre la surface extérieure de la pièce et la surface aveo laquelle .elle est en contact, que ce soit la surface d'un galet ou la surface intérieure d'une bague entourant la pièce, et les. deux lignes de contact sont coplanaires.
En pratique, le contact eat bien plus large qu'un contact linéaire car les surfaces de profilage de la pièce sont les surfaces de la pièce qui sont profilées, mais il s'agit à peu près d'un oon- tact linéaire* Toutefois, l'espace de profilage est oonsidéré comme l'espace tridimensionnel total dans lequel le profilage se produit, du début à la fin de l'opération. En ce qui con- oerne le système à "deux galets", celui-ci englobe toute la gorge, depuis le point où. la pièce est pinoée jusqu'au point où elle est libérée par les galets* Dans un système à "trois galets", la pièce ne subit pas de tranalation à travers la zone de profilage, comme cela est le cas dans un système à "deux galets" dans lequel les axes des galets sont fixes, mais le segment en cours de profilage est toujours plus ou moins dans le même plan.
Toutefois, par convention, la zone de profilage est considérée comme l'espace délimité par les faces opposées- des galets.
L'expression !! zone de profilage" est utilisée pour désigner la partie de l'espaoe de profilage réellement occupée par le segment de la pièce au terme de l'opération de prof liage*
La déformation de la pièce résultant du passage de ce segment à travers l'espace de profilage provoque l'extension de la pièce tant diamétralement qu'en largeur, à moins que des moyens aient été prévus pour empêcher l'extension ou pour la limiter-,
Pour le réglage du diamètre extérieur d'une bague, la pièce peut être entourée d'une bague de réglage pour limiter l'étalement diamétral de la pièce, Une fois que l'étalement - diamétral a été arrêté, le seul chemin que la matière de la
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pièce peut suivre à mesure que l'épaisseur est encore réduite est axial,
de sorte que la dimension de largeur de la bague, qui est la dimension dans la direction axiale de la bague, n'est pas réglée-
L'objet de l'invention est de créer un moyen de régler l'extension de la pièce dans toutes les dimensions, de sorte que des pièces de formes et de dimensions extrêmement.
précises peuvent être produites en ne nécessitant aucune ou pratiquement aucune opération subséquente complémentaire,
Conformément à l'invention, l'extension de la pièce dans la direction axiale résultant de la réduction d'épaisseur qui lui est imposée est réglée à une dimension prescrite* En outre, selon l'invention, l'extension diamétrale de la pièce est également réglée-
Le mandrin est monté sans serrage en ce sens qu'il n'est pas fixé en position dans le reste de la maohine, mais est libre et peut être aisément retiré avec la pièce.
De même, conformément à l'invention, l'extension diamétrale de la pièce est arrêtée en amenant la pièce à se dilater dans une bague de réglage qui l'entoure, le diamètre intérieur de la bague constituant la dimension diamétrale pres- crite de la pièce* La bague de réglage est également libre en ce sens qu'elle n'est pas fixée rigidement, mais peut être retirée de la machine avec la pièce,
Avec le segment de la pièce qui est en cours de profilage à tout instant et, par conséquent, cantonné dans un espace fermé de tous côtés, un réglage précis est possible tant pour sa largeur que son épaisseur, sous des conditions telles que le flan présente des dimensions assez précises pour que l'espace de profilage soit exactement rempli, ou bien autrement,
certains moyens sont prévus pour l'échappement de la matière excédentaire lorsque le flan est légèrement au-dessus de la cote* Il se pourrait que des flans en dessous de la cote soient acceptables dans de rares cas où. rien ne s'oppose à. ce qu'il
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puisse exister un vide ou un espaoe dans leproduit fini, mais ceci est si peu probable en pratique qu'on peut le négliger- Du fait qu'il est impossible de produire des flans dont le volume soit invariablement uniforme, on prévoit presque tou- jours un moyen d'échappement et celui-ci consiste,
de préfé- rence en un espace prévu entre l'une des parois latérales et la surface opposée dans laquelle la matière s'extrude pour former une bavure dont on se débarrasse dans une opération subséquente.
Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés*
La fig. 1est une vue latérale schématique de l'ap- pareil comportant deux galets extérieurs,'
La fig. 2 est une vue analogue de l'appareil com- portant deux galets, l'un à l'intérieur de l'autre,
La fig. 3 est une vue analogue d'un appareil com- portant trois galets*
La fig. 4 est une vue en coupe suivant les lignes 4-4 des fig. 1, 2 et 3.
La fige 5 est une vue en coupe partielle d'une bague en cours de profilage,
La fige 6 est une vue analogue dans laquelle une bague est en cours de laminage pendant qu'elle se trouve à l'intérieur de la bague de réglage.
La fige 7 est une vue analogue illustrant le pro- filage d'une bague, avec un espace d'échappement pour la matière excédentaire.
La fige 8 est une vue analogue d'une variante*
La fig. 9 est une vue en coupe partielle illustrant une forme préférée d'un flan pour la pièce (le la fig. 8.
La fig. 10 est une vite en coupe partielle montrant le fig. Je la fige 11 en cours de profilage.
La fige 11 est une vue analogue montrant le flan en
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position au début du laminage-
La tige 12 est une vue en coupe partielle d'une forme de contrainte axiale autre que des parois latérales*
Les fige 13 à 17 sont des vues analogues de variantes*
La fige 18 est une vue latérale d'un perfectionnement de l'invention*
Les fige 19 à 21 sont des vues en coupe partielle de divers mandrins utilisés à la fige 18.
La fige 22 est une vue latérale en coupe partielle d'un appareil oomportant un châssis en C.
La fige 23 est une vue en coupe verticale de la machine de la fig. 22..
La fige 24 est une vue en coupe verticale d'une machine à "canaux multiples",
La fige 25 est une vue schématique d'une variante de l'appareil.
La fig. 27 est une vue en coupe-élévation latérale partielle d'une autre forme de réalisation d'une maohine com- portant en châssis en C.
La fige 27a est une vue partielle à plus grande échelle des galets de la fige 27
La fige 28 est une vue en coupe verticale partielle de la machine de la fig. 27.
Les fig. 29 à 30 sont des vues analogues à la fige 28, montrant des variantes de la machine*
La fige 31 est une vue partielle de la machine de la fige 30.
La fige 32 est une vue latérale d'une autre forme de réalisation utilisant un châssis en C.
La fige 32a est une vue partielle à plus grande échelle des galets de la fige 32.
La fige 33 est une vue analogue d'une autre forme
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de réalisation utilisant un châssis en C. 1
La fig. 34 est une variante de la machine de la fige 33.
La fige 35 est une vue schématique du système d'avance des fig. 33 ou 34.
La fige 36 est une vue en bout partie en coupe d'un agencement qui permet de profiler des bagues très grandes*
La fig. 37 est une vue latérale schématique de la machine de la fig. 36.
La fig. 38 est une vue analogue d'une machine à "trois galets"'
La fige 39 est une vue latérale partie en coupe d'une forme de mandrin multiple,
La fige 40 est une vue analogue d'une autre forme de mandrin multiple-
La fige 41 est une vue latérale partie en coupe d'une machine comportant une autre forme de bague de réglage, composée de petits galets-
Les fige 42 et 43 sont des détails des petits galets*
La fige 44 est une vue en élévation latérale partie en coupe d'une autre forme de la machine, oomportant une bague de réglage composée de petits galets.
La fige 45 montre un détail d'un galet.
La fige 46 est une vue latérale d'une maohine ser- vant à profiler de grandes bagues, avec un cercle de galets formant une bague de réglage.
La fige 47 montre un détail d'un galet*
Les types d'appareil de profilage dont il s'agit sont représentés schématiquement aux fige 1 à 3. A la fige 1, deux galets 10, 11 sont disposés extérieurement l'un à l'autre et sont juxtaposés pour former une gorge convergente* On présente, à la gorge, une pièce annulaire 12 comportant; dans sa cavité un mandrin 13. Le mandrin fait saillie au-delà de la piècs sur les deux côtés (fige 4) et ses extrémités saillantes 14, 15
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roulent sur des bagues présentées par le galet 11.
L'évide- ment de profilage 16 se trouve entre les extrémités- La pièce est reçue dans une grge circonférentielle du galet 11 entre les bagues sur lesquelles les extrémités du mandrin roulent,
Les galets tournent dans le même sens mais à des vitesses périphériques différentes@ La pièce et le mandrin sont pinces entre les galets et la vitesse périphérique dit.. férentielle des galets les tire à travers la gorge.
Ceci a pour effet que la pièce et le mandrin tournent et que la pièce est comprimée entre le mandrin et le galet 10 A mesure que la gorge se rétrécit, la pièce est de plus en plus déformée et est profilée pour se conformer aux deux surfaces avec les- quelles elle est en contact jusqu'à ce que, au point le plus étroit de la gorge, le profilage soit terminé et que la pièce ait épousé exactement le contour de la zone de profilage*
A la fig. 2,le galet 10 est creux et le galet 11 est contenu dans sa cavité* Les galets tournent dans des sens opposés, mais là encore, à des vitesses périphériques diffé- rentes pour tirer la pièce 12 et le mandrin 13 à travers la gorge convergente entre les galets-
A la fig. 3, il existe trois galets 10,11 et 17, disposés en triangle.
Ils sont mobiles par rapport aux autres vers l'intérieur pour réduire l'espace délimité entre leurs périphéries et sont capables de tourner. La pièce 12 et son mandrin 13 sont contenus dans l'espace, les extrémités du mandrin roulent sur les galets 11 et 17, la pièce étant pres- sée contre le galet 10 à mesure que les galets sont déplacés les uns vers les autres pour réduire l'espace de profilage*
Aux fig.
1 et 2, l'espace de profilage, défini ci- dessus, est l'espace qui se trouve entre les galets et les lignes en traits interrompus, c'est-à-dire qu'il s'agit de la zone s'étendant du point où la pièce et le mandrin sont pincés par les galets et le point où la gorge convergente est
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à son minimum de largeur. A la fig. 3, l'espace de profilage est l'espace entre les trois galets occupé par le mandrin et la pièce* Dans la troisième dimension, l'espace de profilage s'étend aussi loin que la pièce le fait lorsqu'elle a été entièrement profilée,
La zone de profilage, définie ci-dessus, est repré- sentée à la fige 4.
Bile est théoriquement bidimensionnelle et se trouve entre la surface 18 du mandrin, le galet 10, les parois radiales 19, 20 qui séparent l'évidement de pro- filage 21 du mandrin des extrémités saillantes 14, 15 de ce dernier. Elle peut également être définie comme étant la partie de l'évidement 21 du mandrin qui, lorsque l'espace de profilage est le plus étroit, est occupée par la pièce*
Il y a naturellement lieu de remarquer qu'un segment de la pièce est seul profilé à chaque instant et que, à mesure que la pièce tourne, .tous ses éléments se déplacent à tour de rôle l'un après l'autre pour arriver dans la zone de profilage devant être profilée, morceau par morceau, et que, lersque la pièce franchit la partie la plus étroite de la gorge ou lorsque les galets de la fige 3 se sont rapprochés au maximum,
la cir- conférence totale de la pièce a été profilée à la forme de la zone de profilage*
Bien que l'évidement de profilage 21 ait été représenté dans le mandrin 13, il peut naturellement se trou- ver dans le galet 10 ou en partie dans celui-oi et en partie dans le mandrin*.
A la fige 5, la zone de profilage est représentée occupée par une pièce 18 qui.a été transformée, depuis sa section transversale initiale, représentée en traits inter-..- rompus, jusqu'à la forme exacte de la zone de profilage ou évidement 21. Il y a lieu de remarquer que la pièce est totalement emprisonnée en ce qui concerne sa section trans- versale et que ses dimensions de largeur et d'épaisseur ont done été réglées avec précision*
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'Le diamètre.extérieur de la bague finie est déter- miné pax le diamètre initial, l'épaisseur des parois et les dimensions du flan, facteurs qui sont difficiles à régler en pratique.
A la fige 6, le diamètre extérieur est réglé avec plus de précision- Une bague de réglage 22 entoure la piè- ce 18, de sorte que la zone de profilage est délimitée par les parois 14, 12, le mandrin 20 et la face intérieure de la bague de réglage 22, mais le roulement doit cesser lorsque l'évidement de profilage est entièrement rempli, de sorte que, bien que le diamètre extérieur soit compatible, l'épaisseur des parois varie oonformément au volume du flan*
Aux fige 5 et 6, le flan est agencé pour produire des objets finis sans matière excédentaire* Il s'ensuit que le flan lui-même doit être formé avec précision en ce qui con- cerne son volume à la fige 6 et en ce qui concerne son volume, son diamètre extérieur et son épaisseur des parois à la fig. 5.
Btant donné que l'uniformité de volume ne peut pas' être assurée en pratique selon des tolérances strictes et que la nécessité de l'obtenir serait contraire aux fins de l'inven- .tion, qui vise à faciliter le formage précis des objets finis, les exemples de réalisation pratiques sont ceux dans lesquels un léger surplus de matière est prévu dans le flan* Une forme de réalisation d'une machine faisant ressortir son but d'utili- sation est illustrée à la fige 7 qui montre, dans la zone de profilage définie par un côté 150,
un mandrin 151 et une bague de réglage 152 et le quatrième coté en partie par un épaulement 153 prévu sur la bague de réglage et en partie par un épaulement 154 prévu sur le mandrin- Entre les deux épaulements se trouve un espace d'échappement 155 dans lequel la matière excédentaire est extrudée pour former une bavure 26 qui est facile à retirer par la partie d'usinage subséquente.
La bague de réglage et le mandrin peuvent être dégagés en ;0, là où ils se rejoignent dans une mesure suffisante pour empêcher
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le frottement '
Aux fige 5 à 7, la zone de profilage, à son minimum . de volume, est confinée dans le contour général du mandrin en ce sens que les plages du mandrin s'étendent au-delà de la zone pour recouvrir la bague de réglage, si elle existe, ou le ga- let- 10 à la fige 5. Il n'en est pas ainsi à la fige 8 où la zone de profilage s'étend quelque peu au-delà du contour général du mandrin. En vue de circonscrire la zone, un col- let 27 est prévu sur le mandrin, son diamètre étant plus grand que les extrémités 14, 15 du mandrin.
D'une façon' générale et selon la forme de la zone dont la seotion trans.. versale est essentiellement triangulaire, une poussée non équi- librée peut être engendrée et peut agir dans la direction axia- le, Oette poussée est compensée au moyen du collet 27 qui prend appui sur un épaulement 30' du galet 11 sur lequel l'extrémité 15 du mandrin roule.
L'espace d'échappement 25 est prévu entre le man- ' drin et la bague de réglage 22.
Le galet 10, contre lequel la bague de réglage est pressée, peut être échancré comme représenté en traits inter- rompus à la fig. 28 pour établir la position de la bague de réglage et le mandrin peut être échancré en 29 pour recevoir cette bague* Le mandrin peut comporter une tête 31 qui est placée entre deux surfaces opposées, par exemple les surfa- ces 32 et 33 du galet 11 et un galet analogue à ce dernier.
La tête agit pour régler la position axiale du mandrin et peut- aussi servir à contrecarrer la poussée axiale engendrée par le laminage d'ob j et s asymétriques.
Les flans, qui sont chargés dans les machines de l'invention, doivent être profilés de manière à se conformer aux objets finis. Il n'y a pas lieu de croire que les flans doivent être formés avec précision,, mais ils doivent ou de- vraient tout au moins avoir un oontour général approprié à l'objet en cours de façonnage, si cela peut être obtenu aisément
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à très peu de frais supplémentaires dans une opération anté- rieure*
Lorsqu'un flan ast cantonné dans un espace diminuant progressivement, comme cela est le cas du profilage par lami- nage conforme à l'invention,et subit une déformation plastique, la matière a tendanoe à subir un fluage dans la direction de plus faible résistance' Par exemple, à la fig* 4, un flan,
lorsqu'il est comprimé; tend à s'étaler dans la direction de ' divergence de l'espace, c'est-à-dire vers la droite de la fi- gure, parce que l'extension vers la gauche, dans la direction de convergence, rencontre une résistance au fluage augmentant progressivement lorsque l'espace se rétrécit- Par conséquent, l'opérateur doit se préoccuper de prévoir des formes dans les-, quelles cette tendance est exploitée Ainsi, à la fig. 8,.la forme du flan doit être initialement analogue à celle représen tée à la fig. 9 qui montre leflan 34 avant sa déformation- Il y a lieu de remarquer que la majeure partie de l'espaoe' devant être remplie à mesure que le flan est déformé se trouve dans la direction de divergence, à savoir la partie 35.
La partie moindre 36 de cet espace est dans la direction de convergence c'est-à-dire vers la gauche* l'ar conséquent, le flan 34, à mesure qu'il est déformé.et que le volume des es- paces 35, 36 décroît progressivement, subit un fluage prin- cipalement vers la droite dans l'espace 35 et, dans une plus faible mesure, vers la gauche dans l'espace 36 qui, au point. de compression maximale, a pris des dimensions réduites* Un flan tel que le flan 34, de section rectangulaire mais dont 'un coin est découpé en 37, est destiné à cette fin.
Le coin découpé est mentionné à titre d'indication.
L'objet fini doit avoir un coin arrondi 38 (fig. 8). Il n'est pas possible, en pratique, de prévoir un rayon complémentaire là où la bague de réglage est contiguë au collet 27, parce que l'objet fini,ne peut pas être retiré de la bague de contrôle en raison de la présence de la bride. 39 sur la bague de contrôle
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qui pénètre dans l'échancrure 29 du mandrin. En écornant le flan en 37, l'extension naturelle du flan dans l'espace 40 (fig. 9) aboutit à la formation de la partie arrondie .38.
La fig. 10 montre que l'objet fini présente un talon 41 formé en prévoyant un évidement 42 dans la bague de réglage 22 près du collet 27 sur le mandrin 13. Le flan, dans ce cas, a sensiblement la largeur de l'objet fini, comme représenté à la fige 11, de sorte que l'extension initiale se produit radialement, dans l'évidement 42 et dans la zo- ne 43.
En fait, on peut adopter comme règle générale que le flan doit être agencé de manière que l'extension plastique initiale se produise dans les évidements convergents comme la zone 36 de' .la fig- 9, ou autour des coins comme dans l'évi- dement . 42 de la fige 11, La raison en est qu'à mesure que la déf ormation plastique progresse, la résistance à une déforma- tion ultérieure augmente en raison du travail de la matière* Ainsi, lorsque la déformation plastique est son maximum de facilité, les espaces les plus difficiles sont remplis et les espaces plus faciles sont laissée pour être remplis ultérieu- rement,
Le fini et la formation des bords "rentrants" 44 des galets (fig.
7) et 45 du mandrin ont une signification spéciale en ce qu'ils sont établis correctement* Ils sont capables de conférer aux constituants un fini très lisse*
L'extension axiale de la pièce ne doit pas être néces- salrement limitée par les $crois d'un évidement du mandrin ou d'un galet. Elle peut être limitée par des galets opposés, comme représenté aux fige 12 à 16. La forme la plus simple de
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cet aspect de l'invention a; : '-''1 ,p+rR , la figs 12-. Comme dans les formes de réalisation précédentes, la pièce de @@t pressée contre un galet par un mandrin 13.
Les extrémités eaillantes 14, 15 du mandrin roulent, dans ce cas, sur un galet divisé (ou des galets divisés dans un système "à trois
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galets"), les deux moitiés 46, 47 étant séparées axialement pour former un espace 48 entre elles*
A mesure que le profilage progresse, l'extension axiale de la pièce continue jusqu'à ce que la pièce remplisse la largeur de l'espace 48 lorsque la présence des faces d'extrémité des galets 46, 47 met un terme à toute extension ultérieure, La dimension de largeur de l'article fini est donc réglée*
Les poussées latérales exercées sur les galets 46, .
47 peuvent être considérables et il peut être judicieux d'y résister par une pression appliquée sur les galets axialement dans la direction des flèches*
L'agencement des fig. 12 est faible du point de vue mécanique à cause du frottement qui se produit entre la piè- ce 12 et les faoes d'extrémité des galets 46, 47. On pré- fère l'agencement de la fig. 13 où les galets opposés sont deux galets coniques- 49, 50 à parties postérieures tronoo-. niques 51, 52. Les galets sont montés de manière que les troncs de cône aient leurs côtés opposés alignés, afin que le mandrin 13 puisse passer sur eux.
La géométrie est telle . que l'espace 48 entre les galets coniques soit parallèle, comme représenté, ou convergent suivant la oonfiguration qui doit être donnée à la pièce' Le frottement est faible entre les galets 49,50 et là pièce parce que les surfaces en oon- .
.tact se déplaoent dans la même direction, mais l'agencement n'est pas encore idéal en ce sens que les vitesses linéaires ne sont pas les mêmes* Il vaut encore mieux réaliser les ga- lets 49,50 chacun en deux parties, comme représenté à la fig. 14, la face postérieure de la partie conique 53 étant conique et la face antérieure de la partie arrière 54 étant bombée, suivant une forme complémentaire, un palier de poussée
55 étant disposé entre les deux parties.
Les parties coniques qui appuient sur la pièce sont donc indépendantes, du point de vue de la vitesse de rotation, des parties d'appui sur les-
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quelles le mandrin roule*
Les galets 49, 50 peuvent être déplaces intérieu- rement, comme indiqué par les flèches, pour résister à la, pous- sée latérale et pour réduire la largeur du constituant indé- pendamment de l'épaisseur-
A la :
fige 15, le mandrin 13 roule sur deux galets
56, 57 et presse la pièce 12 contre les périphéries des deux galets opposés 58, 59. Dans cette forme de réalisation, les galets 58, 59 limitent non seulement la largeur de la zone de profilage, qui est l'étendue de la zone entre les parois60, 61, mais aussi constituent la limite radialement extérieure de la pièce qui, dans ce cas, est essentiellement oblique par rapport à l'axe de la pièce* Les galets 58, 59 peuvent être montés sur des arbres fixes pour délimiter un espace dans lequel la réduction de la zone des profilages a , pour effet que la pièce subit un fluage plastique sous la contrainte du mandrin, ou bien ils peuvent être mobiles, comme indiqué par les flèches, pour résister à la poussée latérale,
le galet 58 étant mobile dans la direction de l'axe de la pièce et le galet 59 étant mobile obliquement vers l'intérieur en direction de l'axe-
Un perfectionnement du dispositifde la fige 15 est illustré à la fige 16 où les galets opposés 62, 63 sont annulaires et sont en appui sur un arbre commun 64 qui les traverse et la configuration des surfaces de l'arbre et celle des galets sont telles que les galets délimitent entre eux la zone de moulage, et il existe un contact linéaire entre les faces intérieures des galets et l'arbre.
A titre de variante, l'arbre peut lui-môme définir une partie de la zone de profi- lage, comme représenté au dessin, où le collet 65 de l'arbre limite le fluage vers l'extérieur de la pièce, pour former le talon 66 sur la pièce* Il y a lieu de remarquer qu'un épau- lement 67, prévu sur l'arbre,établit la position du galet 62 et résiste à son déplacement, tandis que, dans le cas du galet 63
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une butée fixe 68 maintient celui-ci dans sa position*
Dans les exemples de réalisation des fige 15 et 16,
l'épaisseur de la bague peut être réglée en.faisant en sorte que les parties de profilage cessent lorsque les galets at- teignent une position ultérieure qui peut être définie par le moment où elles arrivent contre le mandrin. A titre de va- riante, un galet (le galet 59 ou le galet 62) peut jouer ce raie et l'autre (58 ou 63) peut rester distant de lui pour former un espace 69 permettant l'échappement de la matière excédentaire qui est extrudée en formant une bavure-
Les agencements des fige 15 et 16 sont particuliè- rement utiles pour la fabrication des bagues intérieures de paliers de .roulement qui peuvent être produites aux dimensions précises à un haut degré de fini, dans une seule opération*
En ce qui concerne l'expansion diamétrale,
on peut utiliser une bague de réglage entourant la pièce dont le oon- tour intérieur est le complément du profil extérieur nécessité pour la pièce, en contact intime avec laquelle la pièce subit un fluage plastique à mesure que l'opération de profilage pro- gresse'- La bague de réglage est enfilée sur la pièce et est disposée entre celle-oi et le ou les galets vers lesquels le mandrin pousse la pièce- Ainsi, à la fige 17, la bague de ré- glage 70 a un profil intérieur correspondant à celui néces- sité par la pièce 12. Son contour extérieur n'est pas criti- que. Il épouse la forme du galet 71 contre lequel elle est pressée.
La bague de réglage doit naturellement être conformée sur ses cotés, de manière à ne pas gêner le fluage de la pièce en contact aveo les parois des galets qui délimitent l'expansion longitudinale de la pièce*
Dans les exemples de réalisation représentés aux fig, 41 à 47, on a prévu des moyens qui équivalent à une bague de réglage, mais permettent à la pièce d'être aisément retirée de la machine quel que soit le profil ilposé à cette face
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extérieure pendan le passage de la pièce à travers la gorge.
Aux fig. '41 à 42, 141 désigne le galet de profila- ge, 142 la pièce, 143 le mandrin et 144 une série de pe- tits galets qui, à la fig. 42, sont des cylindres lisses et, aux fig. @3 à 47, des galets profilés pour s'adapter à la gorge
145 laminée dans la pièce 142.
A la fig. 43, les galets sont contenus dans dea évidements 146 d'un élément de renforcement
147 et cont retirés des évidements aveo le mandrin 143 et la piece après que celle-ci a été. profilée, et ils se dégagent alcrs de la pièce*
Toutefois, aux fig.
41 et 42, les galets 144 sont en contact permanent avec l'élément de renforcement 147, dans 'lequel ils sont montés pivotants, et la pièce peut être retirée en laissant les galets en place*
A la fige 41, l'élément de renforcement 147 est en forme de 0, la pièce 142 faisant saillie à travers l'es- pace dans une mesure suffisante pour venir au contact du galet de profilage 141 L'élément de renforcement 147 suit le mandrin 143 et la pièce à travers la gorge de la machine de , profilage*
Aux fige 44 et 45, l'élément de renforcement 148 est cylindrique- La pièce 142 roule contre la couronne de galets 144,
maintenue dans la cavité de l'élément de renfor- cement 148 qui est lui-même soutenu par un galet 149 qui doit être entraîné'
A la fig. 47, une pièce 142 de grand diamètre est en cours de laminage entre un galet 150 contenu dans sa ca- vité et un mandrin 143 qui roule sur la surface intérieure d'un galet creux 151.L'expansion radiale de la pièce est réglée par une série de galets 144 montés,nomme représenté à la fige 47, dans des paliers excentriques 152.
Pour dégager la pièce finie, les paliers excentriques 152 sont tournés pour déplacer les galets 144 radialement vers l'extérieur* De préférence, les paliers sont tous montés sur une ossature
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qui se déplace pour libérer tous les galets simultanément* '
Il y a lieu d'observer que sous toutes les formes des exemples de réalisation des fig. 41 à 47, les galets 144 sont étroitement espacés les uns des autres, de sorte que la pièce est en prise en un nombre tel de points autour de sa périnhérie que, pour des fins pratiques, la série de galets équivaut à une bague de réglage cylindrique*
Dans une autre forme de réalisation de la machine conforme à l'invention, on utilise des mandrins multiples* .
Cette forme est illustrée aux fig. 18 à 21. La machine re- présentée est une machine à. "deux galets" dont un galet 11 e trouve dans l'autre galet 10. La machine pourrait égale- ment être réalisée avec des galets extérieurs, mais non avec trois galets*
Il est nécessaire, pour permettre le retrait de la pièce finie, que la face extérieure de la pièce augmente de diamètre seulement dans la direction de retrait de la bague de réglage, oar autrement, la pièce est maintenue de façon indéfinie dans la bague de réglage* Cette bague peut naturel- lement être fendue pour permettre le retrait, mais ceci com- plique l'opération,
oar la bague de réglage doit être étayée totalement pour empêcher la séparation due aux forces massives agissant pour pousser les moitiés en les écartant à mesure que la pièce est déformée. ,
La section transversale¯initiale du flan est repré- sentée en traits interrompus à la fig. 19 et son diamètre est représenté en traits interrompus à, la fig. 18'
On a représenté trois mandrins en service- Ce nom- bre est arbitraire s ils peuvent être deux ou quatre, ou plus nombreux* Le premier mandrin 72 (fig.
18 et 19) est avancé vers la gorge convergente entre les galets 10, 11 et est pinoé dans cette gorge, ses extrémités 14, 15 étant en con- tact de roulement avec le galet intérieur 11' Sa zone centra- le profilée est évidée, les extrémités 14, 15 du mandrin
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étant reçues dans des gorges 16 de la surface du galet exté- rieur. La pièce 12 est reçue dans l'évidement de profila- ge 21,
Le mandrin 72 est suivi du second mandrin 73 représenté à la fig. 20.
L'évidement de profilage de ce mandrin affecte la forme désirée dans la pièce finie Le mandrin est présenté à la gorge derrière le mandrin 72, de sorte que l'évidement de profilage du second mandrin 73 reçoit la pièce profilée de façon intermédiaire par le mandrin 72 et, à mesure que le mandrin 73 avance à travers la gorge, la. pièce est progressivement profilée à la forme nouvelle,
Comme mentionné ci-dessus, il n'est pas possible de prévoir des flans de volume assez précis pour qu'ils soient profilés pour s'adapter exactement à la zone de profilage lors- que le mandrin atteint la partie la plus étroite de la gorge* Par conséquent, le flan est volontairement réalisé à une oote.
légèrement excessive et la matière excédentaire est extrudée à travers un espace annulaire 25 entre le mandrin 73 et le galet extérieur pour former une bavure 26, Le galet exté. rieur est évidé en 73' et la bavure 26 formée par le man- drin 73 fait saillie dans cet espace* .
Le mandrin 73 est suivi d'un troisième mandrin 74,
Celui-ci peut avoir une fonction de profilage et, s'il en est ainsi., l'espace de profilage qui est défini affecte la forme correspondante* Toutefois, dans l'exemple de réalisation en cours de desoription, le mandrin n'impose aucun changement de forme au profil de la bague formé par le mandrin 73, de sorte que l'espace entre le mandrin 74 et le galet extérieur n'est ici qu'assez grand pour recevoir la bague. Le mandrin présente une partie coupante 75 qui, à. mesure que le mandrin avance à travers la gorge, détache la bavure 26 entre elle-même et la surface 76 présentée par le mandrin extérieur. La bague est alors entièrement façonnée.
Pendant l'opération, de profilage, la réduction de ;
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l'aire de section transversale produit l'expansion diamétrale de la bague- Si les diamètres de la bague sont critiques, cette expansion doit être réglée- Ce résultat peut être ob- tenu en permettant à la bague de se dilater en contact avec la surface intérieure d'une bague de réglage qui est initia- lement placée autour de la pièce et sur la surface intérieure de laquelle la surface extérieure de la pièce roule.
Dans le dernier cas, la bague de réglage, contenant la pièce finie, est retirée de la machine, ce qui ne présente pas de diffioul- té, car les mandrins ont dégagé la gorge et la pièce et la bague de réglage ne sont pas serrées- La. pièce est retirée de la bague de réglage par tous moyens appropriés* Toutefois, s'il n'y a pas de bague de réglage, il peut être nécessaire de prévoir un dispositif quelconque permettant d'éjecter la bague finie du galet extérieur- Un tel dispositif peut con- sister en plusieurs pistons 77 (fig. 19) qui sont actionnée . de manière à prendre appui contre la bague en des pointe es- paoée autour de sa périphérie pour la pousser hors du galet extérieur.
Si l'opération de profilage est conduite sur la face extérieure de la pièce, la fixation des mandrins sera simple de toute évidence, oar ils ne font qu'agir en pressant la bague en contact de profilage avec la face intérieure du galet ou d'une bague de réglage, Toutefois, la bavure peut être enlevée par l'un ou plusieurs d'entre eux.
Lorsque le ou les galets sur lesquels les extrémités du mandrin roulent sont évidés pour recevoir ce qu'on peut ap- peler l'extrémité postérieure de la pièce, la cote de la pièce est limitée à une dimension qui peut être admise, à l'état étiré, entre le moyeu du galet ou des galets et le galet op- posé et, si une bague de réglage est utilisée pour limiter l'expansion diamétrale, la cote maximale de la pièce est en- core limitée par la nécessité de prévoir un espace- pour la bague de réglage entre un galet et le moye- de l'autre ou des
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autres- Suivant un développement de l'invention, on prévoit' ' un agencement dans lequel la cote de la piece qui peut être traitée est virtuellement limitée.
Aux fig. 36 et 37, la @@ge de profilage est définie par un galet 116 et deux galers identiques 117 et 118 mon- tés cote à cote sur des tournons et distants de manière à formerun espace 119 entrs eux. Les tourillons 120, 121 sont montés en rotation tans des paliers 122, dans des bossa- ges 129 présentés pr: le châssis 124 de la machine* Une pièce annulaire 125 s'étend dans l'espace 119 et sa cavi- té contient un manrin 126 en saillie vers chaque côté de la pièce et présentât des têtes 127 qui retient sur des ga- lets 117, 118, La pièce est entourée d'une bague de régla- ge 128 qui limite son expansion diamétrale.
Au besoin, des galets de soutien 129 sont prévus et prennent appui sur les galets 117, 118. Les galets de soutien peuvent'aussi être disposés deux à deux à distance l'un de l'autre pour permettre à des pièces de très grandes dimensions de s'étendre à travers l'expace formé entre eux.
Il y a lieu de remarquer que le fait de prévoir des galets de soutien permet aux galets 117, 118 d'être libres, en ce sens qu'ils n'ont pas besoin d'être contenus dans des paliers* Par conséquent, ils peuvent être rapidement retirés et remplacés*
Les galets 117, 118 peuvent être espacés à des distances variables en vue de recevoir des pièces de différen- tes épaisseurs.
Le diamètre des bagues qui peuvent être profilées dans la machine n'est limité que par la quantité de place dis- ponible autour de la machine*
A la fig. 38, le système à "trois galets" comprend les galets 130, 131 et 132. Le mandrin 133 roule sur les galets 131, 132 et la pièce 134 est pressée par le mandrin contre la périphérie du galet 130- Les galets 131, 132 sont appariés et sont montés sur des tourillons, comme les galets 117
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118 de la fig. 34. La pièce s'étend à travers l'espace entre les paires de galets 131, 132.
Comme le montre la fig. 36, les galets 131? 132 peuvent être soutenus par des galets 135 qui peuvent aussi être appariés pour permettre le traitement de pièces de très grandes dimensions.
On remarque que le temps de passage dans la gorge est d'autant plus long et le nombre de passes à travers la gorge est d'autant plus élevé que le diamètre de la pièce est plus grand et que la déformation désirée est plus importante, pour que la circonférence totale de la pièce soit laminée,
Un autre aspect de l'invention relatif aux mandrins est illustré aux fig. 39 et 40 où chaque mandrin présente plu- sieurs surfaces de profilage 136, en lignes, de sorte que des pièces multiples peuvent être profilées simultanément*
A la fig.
39, le mandrin forme une seule pièce* Cette constitution est satisfaisante lorsque le diamètre inté. rieur des bagues est assez grand pour permettre au mandrin d'en être extrait* Toutefois, lorsque le diamètre intérieur est trop petit pour permettre cette extraction, on utilise l'exem- ple de réalisation de la fige 40. Dans ce cas, le mandrin est composé de plusieurs unités placées bout à bout, aveo des tou- rillons 137 qui sont reliée par des manchons 138 qui for- ment les têtes qui roulent sur le galet 139. Les fig. 22 à 35 illustrent des machines qui sont particulièrement agencées pour un grand débit.
La caractéristique qui est commune à tous ces exemples de réalisation (mise à part la limitation de l'ex- pansion axiale) est que le galet extérieur 10 des systèmes à "deux galets" antérieurs, avec un galet placé dans l'autre, est fixe et affecte la forme d'un 0, le galet intérieur tour- nant dans lui pour suivre un trajet arqué dont la largeur dimi- nue graduellement. La gorge peut être parallèle sur la plus grande partie de son étendue, pour polir des pièces qui la traversent et pour obtenir toutes déformations ou irrégularités
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qu'elles peuvent présenter.
Comme dans les exemples précédents, dans la machine des fig. 22 et 24, une pièce annulaire 12 est enfilée sur un mandrin 13 qui en fait saillie aux deux extrémités. Le man- drin portant sa pièce est présanté à la gorge, les extrémités saillantes 14, 15 du mandrin étant réalisées tout comme des têtes 81 roulant sur des plages présentées par le galet 11, Le mandrin et la pièce sont pinces dans la gorge, la surface extérieure de la. pièce étant en contact avec la surface inté- rieure 78 du châssis en 0 79, et sont tirés dans la gorge et à travers elle.
La périphérie du galet 11 entre les pla- ges sur lesquelles le mandrin roule présente une rainure des- tinée à recevoir la pièce à mesure qu'elle avance à travers la gorge-
Le segment de la pièce qui est en cours de profilage à ce moment est contenu dans l'évidement de profilage 21 du mandrin pour régler l'expansion diamétrale de la pièce* Etant donné qu'il n'est pas possible de prévoir des flans strictement uniformes (comme on l'a déjà fait observer), on prévoit un es- pace d'échappement annulaire représenté en 25 pour reoevoir toute matière excédentaire qui forme une bavure 26, laquelle est ultérieurement éliminée par meulage.
A la fig. 24, on remarque que la machine est agenoée pour présenter plusieurs canaux, à savoir troie dans ce cas, pour que des pièces traversent la gorge de front les unes par rapport aux autres. Le galet 11 présente une gorge circonfé- rentielle pour reoevoir chaque pièce, o'est-à-dire qu'il y a trois gorges sur ce galet et le mandrin 13 présente un nombre d'évidements 21 correspondant.
En service, des pièces qui sont enfilées sur le man- drin à savoir deux ou plusieurs de front, suivant les cas, mont présentées à l'extrémité large de la gorge. Les extrémités saillantes 14, 15 du mandrin et les parties 81 de ce man- drin entre les pièces roulent sur les plages du galet 11, de
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sorte que le mandrin est convenablement étayé pour empêcher la flexion de part et d'autre de chaque pièce*
Une gouttière 82 peut être prévue pour guider les pièces et leurs mandrins dans l'extrémité large de la gorge et une seconde gouttière 83 pour reoevoir les objets finis@
Les forces engendrées par l'opération de profilage sont pratiquement équilibrées, de sorte qu'une faible poussée seulement agit sur les paliers du galet 11.
Ceci importe peu en général, car la machine peut être suffisamment robuste pour résister au déséquilibre. Toutefois, l'exemple de réalisation illustré schématiquement à la fige 25 produit une charge pra- tiquement équilibrée des paliers* Dans cet agencement, deux corps 84, 85 sont juxtaposés, un galet 86 étant commun à ces deux corps et délimitant avec chacun d'eux une gorge con- vergente 87 ou 88. Deux courants de pièces sont traités si- multanément : l'un se déplaçant de droite à gauche et l'autre de gauche à droite. Si les courants sont de même volume, il existe la même charge sur les paliers du galet 86.
Dans les machines des fige 22 à 25, la largeur de la pièce, de même que l'épaisseur sont réglées, mais les dia- mètres de la bague ne le sont pas parce que le degré auquel le fluage plastique étend le diamètre de la bague n'est pas réglé* Le réglage du diamètre extérieur des bagues peut être obtenu, comme dans les exemples précédents, en entourant chaque pièce d'une bague de réglage* Ceci est illustré à la fige 23.
La surface extérieure de la bague de réglage 22 roule aux la paroi intérieure 78, tandis que la surface extérieure de la pièce dans l'espace de profilage roule sur la surface inté- rieure de la bague de réglage* La pièce se déplace en contaot intime avec la surface intérieure de la bague de réglage, de sorte que son diamètre extérieur est exactement réglé. Le profil extérieur de la pièce est celui de la surface intérieure de la bague de réglage* -Il n'a pas besoin a'étre cylindrique,
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mais il doit -être tel que les pièces puissent être retirées de la bague de réglage dans la direction axiale* Par exemple, il peut être effile ou présenter des gradins.
Dans les exem- pies de réalisation décrits jusqu'ici, la pièce est comprimée, directement ou indirectement, entre les deux surfaces conver- gentes de la gorge et se trouve théoriquement en contact linéai- re aveo elles ou avec des surfaces intermédiaires qui possèdent ce contact* Dans les exemples de réalisation qui sont décrits dans ce qui suit, chaque pièce est théoriquement en oontaot linéaire avec trois surfaces à mesure qu'elle progresse à tra- vers la gorge.
Toutefois, aux fige 27 et 28, la périphérie du ga- let 11 n'est pas une surface de profilage comme dans les exem- ples précédents' Au contraire, le galet porte une série de petits galets 89 espacés autour de sa périphérie. Le galet présente une rainure circonférentielle centrale désignée par 90 et chaque petit galet 89 est disposé dans la rainure et est monté en rotation dans celle-ci au moyen d'une tige 91 montée en rotation dans les parois délimitant la rainure 90.
La partie centrale 92 de chaque petit galet 89 est flanquée de plages cylindriques 93. Les pièces sont enfi- lées chacune sur un mandrin 94 qui fait saillie de chaque pièce sur chaque côté pour former des têtes 95 qui roulent sur les plages 93. Etant donné que les têtes ont un plue grand diamètre que la pièce, il est nécessaire que l'une des têtes puisse être détachée pour permettre d'engager la pièce sur le mandrin et de l'en dégager* Le châssis 79 présente des rainures intérieures en 96 pour recevoir les têtes des , mandrins* Les rainures 96 servent, en outre, à guider les mandrins et, par conséquent, le flan.
Le galet 11 est monté dans le châssis 79 pour faire converger le orge, sauf que dans le cas de l'exemple de réalisation des fig. 22 et 23 la partie d'extrémité de la gorge peut être parallèle. Chaque paire de petits galets 89
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forme, avec la surface intérieure 78 du châssis 79, un sys- tème à "trois galets", de sorte que chaque galet 89 fait partie de deux systèmes adjacents* Une ,pièce portée par son mandrin est contenue dans la cavité de chaque système à "troie . galets". Toutefois, à la fig. 27 on n'a représenté que quel- ques mandrins pour simplifier la tâche du dessinateur .
Entre les rainures 96, la surface intérieure 78 du châssis est profilée et ce profil est opposé à la surface' extérieure de chaque pièce- La zone centrale 92 de chaque petit galet est profilée pour se conformer au profil de la surface 78, de sorte que la pièce se déplace diamétralement en contact avec la zone centrale 92 de chacun de ses deux petits galets, qui règle le diamètre extérieur de la pièce*
Plusieurs pièces peuvent progresser de front 4 tra- vers la machine, comme à la machine de la fig.
29*- Les autres différences par rapport aux fig, 26 et 27 résident dans le fait que les mandrins 94 n'ont pas de tête, une pression étant appliquée aux extrémités des mandrins par des bagues 97 des petits galets 89 qui roulent dans les rainures 98 du galet 11, et dans le fait que les galets 89 ont des tourillons 99 qui sont montés en rotation dans des cages annulaires 100.
Les cages peuvent être mises en rotation de toute manière appropriée
Dans l'exemple de réalisation des fige 30, 31 et 32, la face intérieure 78 du châssis en C n'est pas profilée, ce qui évite un problème d'usinage difficile* Au contraire, les galets 101 montés sur une chaîne 102 passent sur la surface ! intérieure 78 du châssis, laquelle peut être évidée en 103 pour recevoir les galets* Les mandrins 104 ont des touril- Ions 105 qui s'engagent sur des têtes 106 des galets 101 qui pressent les mandrins contre le galet 11.
Ce dernier est, dans ce cas, profilé de façon à imposer son oontour aux pièces* Les galets 101 peuvent être profilée de façon correspondante pour régler l'expansion diamétrale des pièces* Les mandrins 104 sont lisses, mais ils pourraient être profilés en vue du profi-
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lage des faces intérieures des pièces*
Il est évident que la seule différence réelle entre les deux'exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, c'est-à-dire ceux des fige 26, 27 et 29 à31, réside dans le fait que c'est le châssis, dana un cas, et le galet 11, dans l'autre cas qui constituent le troisième élément de chaque système à "trois galets".
A la fige 32, la chaîne 102 est représentée comme passant autour du châssis en 0 79.
Un autre perfectionnement est illustré à la fige 33.
Sur oette figure, le galet 11 a été remplacé par le châssis en 0 107, tandis que le châssis 79 est remplacé par un châssis rotatif creux 108. La succession des systèmes à "trois galets" existe encore, le galet 109 étant porté par le châs- sis rotatif 108 et le troisième élément de chaque système étant constitué par la surface extérieure 106 du châssis 108, L'exemple de réalisation de la fige 34 est le même dans son ensemble que celui de la fig. 33, sauf que les ga- lets 109 sont portés dans des gorges 111 et passent sur la face intérieure d'une bague 112 qui tourne pour imprimer un mouvement de rotation aux galets 109. -il titre de variante.. ce sont les cages qui tournent, ou bien les cages et la bague peuvent tourner.
De préférence, les cages sont entraînées et la bague est maintenue fixe.
Dans ses formes de réalisation également, chaque pièce peut être contenue dans une bague de réglage pour limiter son expansion diamétrale.
Dams les exemples de réalisation des fig. 33 et 34, l'introduction des pièces à travers un espace du châssis exté.' rieur n'est plus possible et des moyens sont donc prévus pour les introduire et les extraire axialement. Le système de trans- fert utilisé est illustré à la fige 35 où les pièces avec leurs mandrins descendent le long d'une gouttière en zigzag 113 dans l'espace 114 prévu dans le châssis en C pour entrer dansas,
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gorge et sont retirées de la machine le long d'une seconde gouttière 115.
D'une façon générale, lorsque la paroi extérieure de la gorge est délimitée par un châssis en 0, le châssis peut être composé de plusieurs segments 116 (fig. 22) assem- blés dans un second châssis en 0 117. Les segments sont ola- vetés les uns aux autres par des reliefs à engagement mutuel prévue sur leurs bords d'adaptation et le contour de la surface intérieure formé par l'ensemble des segments est rendu variable par des pièces d'espacement réglables 118.
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Method and machine for profiling annular parts.
International Convention Nine patent applications filed in the SOUTH AFRICAN UNION - January 1966 under No. 66/43 January 10, 1966 under No. 66/105 January 14, 1966 under No. 66/225 January 14, 1966 under No. 66/226 on January 27, 1966 under No. 66/477 on February 7, 1966 under No. 66/684 on February 16, 1966 under No. 66/865 on April 12, 1966 under No. 66/2067 on May 5, 1966 under No. 66/2611 in the name of the company ROTARY PROFILES (PROPRIETARY) LIMITED -:
-
The present invention relates to the profiling of annular parts by mounting these parts on loose mandrels and by shaping these parts by compressing them between the mandrel and an opposing surface The mandrel protrudes at both ends of the part and the ends re - coivent in contact with a surface, usually the periphery of a roller, which may however be a rectilinear- or curvilinear- ,, Usually, the opposite surface also constitutes the periphery of a second roller which, with the first surface , defines a converging groove to which 'the part mounted on the mandrel is presented to be pinned between the rollers and pulled through the converging groove to profile it on its outer surface,
its inner surface or
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both * However, it can also be plane or curvilinear. If the surfaces constitute the periphery of the rollers, the shaping of the part can be done by placing it in the space defined between three rollers arranged in a triangle which are pushed towards each other to compress the part between the mandrel and a roller, or two rollers can be juxtaposed * The rollers can be fixed and the mandrel and the workpiece can pass along the groove formed between them, or they can be movable relative to each other inwards,
the mandrel being supported on a support, the axis of which is essentially in the plane of the axes of the rollers. Due to the fact that in the great majority of cases the opposite surfaces are formed by rollers, there is therefore no question here only rollers, but it should be noted that the term may extend to flat surfaces along which the mandrel and the workpiece move back and forth, which is the borderline case of a roller with an infinite radius, and with curvilinear surfaces along which the mandrel and the workpiece perform a reciprocating motion or roll and which are the segments of rollers whose radii are very large.
9n proposes to use the expression "profile space" to cover both the throat by a generic expression. converging of a "two-roller" system through which or in which the workpiece and the mandrel pass or are in contact with the space delimited by the juxtaposition of three rollers which contains the mandrel. note that the part itself does not need to be entirely contained in the profiling space;
a single segment can be found at any time in space, and as the part is rotated, all of the parts in the part take turns entering, crossing and leaving the space, so that the part is profiled progressively * On the other hand, the solid section of the mandrel is always entirely contained in the profiling space-
The place where, at all times, profiling occurs is
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theoretically two-dimensional, because the oontaot between the inner surface of the part and the surface of the mandrel is a linear oontaot, as is also the oontaot between the outer surface of the part and the surface with which it is in contact, whether it is the surface of a roller or the interior surface of a ring surrounding the part, and the. two contact lines are coplanar.
In practice, the contact is much wider than a linear contact because the contouring surfaces of the part are the surfaces of the part that are contoured, but this is roughly a linear contact * However, the profiling space is considered as the total three-dimensional space in which profiling occurs from start to finish of the operation. With respect to the "two roller" system, this encompasses the entire groove, from the point where. the part is pinned to the point where it is released by the rollers * In a "three-roll" system, the part does not undergo tranalation through the profiling zone, as is the case in a "two-roller" system rollers "in which the axes of the rollers are fixed, but the segment being profiled is always more or less in the same plane.
However, by convention, the profiling zone is considered as the space delimited by the opposite faces of the rollers.
The expression !! profiling zone "is used to designate the part of the profiling space actually occupied by the segment of the part at the end of the profiling operation *
The deformation of the part resulting from the passage of this segment through the profiling space causes the extension of the part both diametrically and in width, unless means have been provided to prevent the extension or to limit it. ,
For the adjustment of the outer diameter of a ring, the part can be surrounded by an adjusting ring to limit the diametral spread of the part, Once the spread - diametral has been stopped, the only path that the material of the
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part can follow as the thickness is further reduced is axial,
so that the width dimension of the ring, which is the dimension in the axial direction of the ring, is not adjusted-
The object of the invention is to provide a means of adjusting the extension of the room in all dimensions, so that parts of extremely shapes and sizes.
precise can be produced requiring no or virtually no additional subsequent operations,
According to the invention, the extension of the workpiece in the axial direction resulting from the reduction in thickness imposed on it is adjusted to a prescribed dimension * In addition, according to the invention, the diametral extension of the workpiece is also set-
The chuck is mounted loosely in the sense that it is not fixed in position in the rest of the machine, but is free and can be easily removed with the workpiece.
Likewise, according to the invention, the diametrical extension of the part is stopped by causing the part to expand in an adjusting ring which surrounds it, the inside diameter of the ring constituting the prescribed diametral dimension of the part. workpiece * The adjusting ring is also free in that it is not rigidly fixed, but can be removed from the machine with the workpiece,
With the segment of the part which is being profiled at all times and therefore confined in a space closed on all sides, precise adjustment is possible both for its width and its thickness, under conditions such as the blank presents. dimensions precise enough so that the profiling space is exactly filled, or else,
some means are provided for the escape of excess material when the blank is slightly above grade. * Below grade blanks may be acceptable in rare cases. nothing opposes. what he
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there may be a void or space in the finished product, but this is so unlikely in practice that it can be neglected. Because it is impossible to produce blanks of invariably uniform volume, it is almost always expected an escape means and this consists,
preferably in a space provided between one of the side walls and the opposing surface into which the material extrudes to form a burr which is discarded in a subsequent operation.
Embodiments of the object of the invention are shown, by way of non-limiting examples, in the accompanying drawings *
Fig. 1 is a schematic side view of the apparatus comprising two outer rollers, '
Fig. 2 is a similar view of the apparatus comprising two rollers, one inside the other,
Fig. 3 is a similar view of an apparatus comprising three rollers *
Fig. 4 is a sectional view taken along lines 4-4 of FIGS. 1, 2 and 3.
Fig. 5 is a partial sectional view of a ring being profiled,
Pin 6 is a similar view in which a ring is being rolled while it is inside the adjusting ring.
The rod 7 is a similar view illustrating the profiling of a ring, with an escape space for the excess material.
Fig 8 is a similar view of a variant *
Fig. 9 is a partial sectional view illustrating a preferred form of a blank for the workpiece (Fig. 8.
Fig. 10 is a quick in partial section showing FIG. I freeze it 11 during profiling.
Fig. 11 is a similar view showing the blank in
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position at the start of rolling
Rod 12 is a partial sectional view of one form of axial stress other than sidewalls *
Figs 13 to 17 are analogous views of variants *
Fig. 18 is a side view of an improvement of the invention *
Stems 19 to 21 are partial sectional views of various mandrels used in stem 18.
Fig 22 is a partial sectional side view of an apparatus having a C-frame.
The rod 23 is a vertical sectional view of the machine of FIG. 22 ..
Fig. 24 is a vertical sectional view of a "multiple channel" machine,
Fig 25 is a schematic view of a variant of the apparatus.
Fig. 27 is a partial side sectional elevation view of another embodiment of a C-frame machine.
Fig 27a is a partial view on a larger scale of the pebbles in Fig 27
The rod 28 is a partial vertical sectional view of the machine of FIG. 27.
Figs. 29 to 30 are views similar to fig 28, showing variants of the machine *
Fig 31 is a partial view of the machine shown in Fig 30.
Fig 32 is a side view of another embodiment using a C-frame.
Fig 32a is a partial view on a larger scale of the pebbles in Fig 32.
Fig. 33 is a similar view of another form
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construction using a C-frame. 1
Fig. 34 is a variant of the machine of the freeze 33.
The rod 35 is a schematic view of the advance system of FIGS. 33 or 34.
Fig. 36 is a sectional end view of an arrangement which allows very large rings to be profiled *
Fig. 37 is a schematic side view of the machine of FIG. 36.
Fig. 38 is a similar view of a "three-roll" machine.
The pin 39 is a side view partly in section of one form of multiple mandrel,
The pin 40 is a similar view of another form of multiple mandrel.
The pin 41 is a side view partly in section of a machine comprising another form of adjustment ring, composed of small rollers.
Figs 42 and 43 are details of small pebbles *
Fig 44 is a side elevational view, partly in section, of another form of machine, including an adjustment ring made up of small rollers.
Fig. 45 shows a detail of a pebble.
Fig 46 is a side view of a machine for profiling large rings, with a circle of rollers forming an adjusting ring.
Fig 47 shows a detail of a pebble *
The types of profiling device in question are shown schematically in figs 1 to 3. In fig 1, two rollers 10, 11 are arranged externally to each other and are juxtaposed to form a converging groove * An annular part 12 is presented at the groove, comprising; in its cavity a mandrel 13. The mandrel protrudes beyond the parts on both sides (pin 4) and its projecting ends 14, 15
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roll on rings presented by the roller 11.
The profiling recess 16 is between the ends. The part is received in a circumferential grge of the roller 11 between the rings on which the ends of the mandrel roll,
The rollers rotate in the same direction but at different peripheral speeds. The workpiece and the mandrel are clamped between the rollers and the so-called differential peripheral speed of the rollers pulls them through the groove.
This causes the workpiece and mandrel to rotate and the workpiece to be compressed between the mandrel and the roller. As the groove narrows, the workpiece is increasingly deformed and is contoured to conform to the two surfaces with which it is in contact with until, at the narrowest point of the groove, profiling is complete and the part has exactly followed the contour of the profiling zone *
In fig. 2, the roller 10 is hollow and the roller 11 is contained in its cavity * The rollers rotate in opposite directions, but again at different peripheral speeds to pull the workpiece 12 and the mandrel 13 through the converging groove between the pebbles-
In fig. 3, there are three rollers 10, 11 and 17, arranged in a triangle.
They are movable in relation to the others inwards to reduce the space delimited between their peripheries and are able to turn. The workpiece 12 and its mandrel 13 are contained in the space, the ends of the mandrel roll over the rollers 11 and 17, the part being pressed against the roller 10 as the rollers are moved towards each other to reduce profiling space *
In fig.
1 and 2, the profiling space, defined above, is the space between the rollers and the dashed lines, i.e. it is the area s' extending from the point where the workpiece and mandrel are clamped by the rollers and the point where the converging groove is
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at its minimum width. In fig. 3, the profiling space is the space between the three rollers occupied by the mandrel and the workpiece * In the third dimension, the profiling space extends as far as the workpiece does when it has been fully profiled ,
The profiling zone, defined above, is shown in fig 4.
The bile is theoretically two-dimensional and is located between the surface 18 of the mandrel, the roller 10, the radial walls 19, 20 which separate the profiling recess 21 of the mandrel from the projecting ends 14, 15 of the latter. It can also be defined as being the part of the recess 21 of the mandrel which, when the profiling space is the narrowest, is occupied by the part *
It should of course be noted that only one segment of the part is profiled at any time and that, as the part rotates, all its elements move in turn one after the other to arrive in the profiling zone to be profiled, piece by piece, and that, when the piece crosses the narrowest part of the groove or when the rollers of the pin 3 have come together as closely as possible,
the total circumference of the part has been profiled to the shape of the profiling zone *
Although the profiling recess 21 has been shown in the mandrel 13, it can of course be located in the roller 10 or partly therein and partly in the mandrel *.
In fig 5, the profiling zone is shown occupied by a part 18 which has been transformed, from its initial cross section, shown in broken lines, to the exact shape of the profiling zone or recess 21. It should be noted that the part is completely imprisoned as regards its cross section and that its dimensions of width and thickness have therefore been precisely adjusted *
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The outside diameter of the finished ring is determined by the initial diameter, wall thickness and blank dimensions, factors which are difficult to control in practice.
In pin 6, the outer diameter is set more precisely - An adjusting ring 22 surrounds the part 18, so that the profiling area is delimited by the walls 14, 12, the mandrel 20 and the inner face of the adjusting ring 22, but the rolling should stop when the profiling recess is completely filled, so that, although the outside diameter is compatible, the wall thickness will vary according to the volume of the blank *
In figs 5 and 6, the blank is arranged to produce finished articles without excess material * It follows that the blank itself must be formed with precision with regard to its volume at fig 6 and with respect to relates to its volume, its external diameter and its wall thickness in FIG. 5.
Since volume uniformity cannot be ensured in practice within strict tolerances and the need to achieve it would be contrary to the purposes of the invention, which aims to facilitate the precise shaping of finished articles , the practical examples of realization are those in which a slight surplus of material is provided in the blank * An embodiment of a machine emphasizing its purpose of use is illustrated in fig. 7 which shows, in the area profiling defined by a side 150,
a mandrel 151 and an adjusting ring 152 and the fourth side partly by a shoulder 153 provided on the adjustment ring and partly by a shoulder 154 provided on the mandrel. Between the two shoulders is an exhaust space 155 in wherein the excess material is extruded to form a burr 26 which is easily removed by the subsequent machining part.
The adjusting ring and the chuck can be released at; 0, where they meet to a sufficient extent to prevent
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friction '
In freezes 5 to 7, the profiling area, at its minimum. volume, is confined within the general contour of the mandrel in that the mandrel areas extend beyond the area to cover the adjustment ring, if one exists, or the pin 10 to the pin 5 This is not the case with pin 8 where the profiling zone extends somewhat beyond the general contour of the mandrel. In order to circumscribe the zone, a collar 27 is provided on the mandrel, its diameter being greater than the ends 14, 15 of the mandrel.
In general, and depending on the shape of the area, the transverse segment of which is essentially triangular, an unbalanced thrust may be generated and may act in the axial direction. This thrust is compensated by means of the collar 27 which rests on a shoulder 30 'of the roller 11 on which the end 15 of the mandrel rolls.
The exhaust space 25 is provided between the chuck and the adjusting ring 22.
The roller 10, against which the adjusting ring is pressed, can be indented as shown in broken lines in FIG. 28 to establish the position of the adjustment ring and the mandrel can be indented at 29 to receive this ring * The mandrel can have a head 31 which is placed between two opposite surfaces, for example the surfaces 32 and 33 of the roller 11 and a roller similar to the latter.
The head acts to adjust the axial position of the mandrel and may also be used to counteract the axial thrust generated by the rolling of asymmetric objects.
The blanks, which are loaded into the machines of the invention, must be profiled so as to conform to the finished articles. There is no reason to believe that the blanks need to be formed with precision, but they must or at least should have a general outline appropriate to the object being shaped, if this can be easily obtained.
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at very little additional cost in a previous operation *
When a blank is confined in a gradually decreasing space, as is the case with roll forming according to the invention, and undergoes plastic deformation, the material tends to undergo creep in the direction of lower resistance. 'For example, in fig * 4, a blank,
when compressed; tends to spread in the direction of 'divergence of space, that is to say to the right of the figure, because the extension to the left, in the direction of convergence, meets resistance with creep gradually increasing as the space narrows. Therefore, the operator must be concerned with providing shapes in which this tendency is exploited. Thus, in fig. 8, .the shape of the blank should initially be similar to that shown in FIG. 9 which shows the blank 34 before it is deformed. It should be noted that most of the space to be filled as the blank is deformed is in the direction of divergence, namely part 35.
The lesser part 36 of this space is in the direction of convergence that is to say to the left * the consequent rear, the blank 34, as it is deformed. And the volume of the spaces 35 , 36 gradually decreases, undergoes a creep mainly to the right in space 35 and, to a lesser extent, to the left in space 36 which, at the point. maximum compression, has taken on reduced dimensions. A blank such as blank 34, of rectangular section but of which a corner is cut at 37, is intended for this purpose.
The cut corner is mentioned as a guide.
The finished article should have a rounded corner 38 (fig. 8). It is not possible, in practice, to provide a complementary radius where the adjustment ring is contiguous with the collar 27, because the finished article cannot be removed from the control ring due to the presence of the flange. 39 on the control ring
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which penetrates into the notch 29 of the mandrel. By chipping the blank at 37, the natural extension of the blank in the space 40 (fig. 9) results in the formation of the rounded part .38.
Fig. 10 shows that the finished article has a heel 41 formed by providing a recess 42 in the adjustment ring 22 near the collar 27 on the mandrel 13. The blank, in this case, is substantially the width of the finished article, as shown in fig 11, so that the initial extension occurs radially, in the recess 42 and in the area 43.
In fact, it can be adopted as a general rule that the blank should be arranged so that the initial plastic extension occurs in the converging recesses such as area 36 of Fig. 9, or around the corners as in the recess. - crazy. 42 of Fig. 11, The reason is that as the plastic deformation progresses, the resistance to subsequent deformation increases due to the work of the material * Thus, when plastic deformation is its maximum ease, the most difficult spaces are filled and the easier spaces are left to be filled later,
The finish and the formation of the "re-entrant" edges 44 of the rollers (fig.
7) and 45 of the mandrel have a special meaning in that they are set correctly * They are able to give the components a very smooth finish *
The axial extension of the workpiece need not necessarily be limited by the crosses of a recess in the mandrel or a roller. It can be limited by opposing rollers, as shown in figs 12 to 16. The simplest form of
EMI13.1
this aspect of the invention has; : '-' '1, p + rR, figs 12-. As in the previous embodiments, the t-piece pressed against a roller by a mandrel 13.
The eaillantes ends 14, 15 of the mandrel roll, in this case, on a split roller (or split rollers in a "three-way" system.
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rollers "), the two halves 46, 47 being axially separated to form a space 48 between them *
As the profiling progresses, the axial extension of the part continues until the part fills the width of the gap 48 when the presence of the end faces of the rollers 46, 47 puts an end to any further extension. , The width dimension of the finished article is therefore set *
The lateral thrusts exerted on the rollers 46,.
47 can be considerable and it may be advisable to resist them by a pressure applied to the rollers axially in the direction of the arrows *
The arrangement of FIGS. 12 is mechanically weak because of the friction which occurs between the part 12 and the end faces of the rollers 46, 47. The arrangement of FIG. 13 where the opposing rollers are two conical rollers 49, 50 with rear parts tronoo-. niques 51, 52. The rollers are mounted so that the truncated cones have their opposite sides aligned, so that the mandrel 13 can pass over them.
The geometry is such. that the space 48 between the conical rollers be parallel, as shown, or converge depending on the configuration to be given to the part. The friction is low between the rollers 49, 50 and the part because the surfaces un-.
.tact move in the same direction, but the arrangement is not yet ideal in the sense that the linear speeds are not the same * It is even better to make the rollers 49.50 each in two parts, as shown in fig. 14, the rear face of the conical part 53 being conical and the anterior face of the rear part 54 being convex, in a complementary shape, a thrust bearing
55 being disposed between the two parts.
The conical parts which press on the part are therefore independent, from the point of view of the speed of rotation, of the parts bearing on the-
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what the chuck rolls *
The rollers 49, 50 can be moved internally, as indicated by the arrows, to resist the lateral thrust and to reduce the width of the component regardless of the thickness.
To the :
freezes 15, the mandrel 13 rolls on two rollers
56, 57 and presses the part 12 against the peripheries of the two opposed rollers 58, 59. In this embodiment, the rollers 58, 59 not only limit the width of the profiling zone, which is the extent of the zone between the walls 60, 61, but also constitute the radially outer limit of the part which, in this case, is essentially oblique with respect to the axis of the part * The rollers 58, 59 can be mounted on fixed shafts to delimit a space wherein the reduction of the area of the profiling has the effect that the part undergoes plastic creep under the stress of the mandrel, or they can be movable, as indicated by the arrows, to resist the lateral thrust,
the roller 58 being movable in the direction of the axis of the workpiece and the roller 59 being movable obliquely inward in the direction of the axis-
An improvement in the device of the pin 15 is illustrated in figure 16 where the opposed rollers 62, 63 are annular and bear on a common shaft 64 which passes through them and the configuration of the surfaces of the shaft and that of the rollers are such that the rollers delimit the molding zone between them, and there is a linear contact between the inner faces of the rollers and the shaft.
As a variant, the shaft may itself define part of the profiling zone, as shown in the drawing, where the collar 65 of the shaft limits the creep towards the outside of the part, to form the heel 66 on the part * It should be noted that a shoulder 67, provided on the shaft, establishes the position of the roller 62 and resists its displacement, while, in the case of the roller 63
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a fixed stop 68 maintains it in its position *
In the embodiments of figs 15 and 16,
the thickness of the ring can be adjusted by causing the profiling portions to cease when the rollers reach a later position which can be defined by when they come against the mandrel. As a variant, one roller (the roller 59 or the roller 62) can play this line and the other (58 or 63) can remain distant from it to form a space 69 allowing the escape of the excess material which is extruded forming a burr
The arrangements of pins 15 and 16 are particularly useful in the manufacture of inner rings of rolling bearings which can be produced to precise dimensions to a high degree of finish, in a single operation.
Regarding diametrical expansion,
it is possible to use an adjusting ring surrounding the part, the internal circumference of which is the complement of the external profile required for the part, in intimate contact with which the part undergoes a plastic creep as the profiling operation progresses' - The adjustment ring is threaded onto the part and is placed between it and the roller or rollers towards which the mandrel pushes the part. Thus, at the pin 17, the adjustment ring 70 has an internal profile corresponding to that required by part 12. Its outer contour is not critical. It follows the shape of the roller 71 against which it is pressed.
The adjustment ring must naturally be shaped on its sides, so as not to hinder the flow of the part in contact with the walls of the rollers which delimit the longitudinal expansion of the part *
In the embodiments shown in Figs, 41 to 47, means are provided which are equivalent to an adjusting ring, but allow the part to be easily removed from the machine regardless of the profile placed on this face.
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outside during the passage of the coin through the throat.
In fig. '41 to 42, 141 denote the profiling roller, 142 the workpiece, 143 the mandrel and 144 a series of small rollers which in FIG. 42, are smooth cylinders and, in fig. @ 3 to 47, profiled rollers to adapt to the throat
145 laminated in part 142.
In fig. 43, the rollers are contained in recesses 146 of a reinforcing member
147 and cont removed from the recesses with the mandrel 143 and the piece after it has been. profiled, and they emerge alcrs from the room *
However, in Figs.
41 and 42, the rollers 144 are in permanent contact with the reinforcing member 147, in which they are pivotally mounted, and the part can be removed leaving the rollers in place *
At pin 41, reinforcing element 147 is 0-shaped, with part 142 protruding through the gap to a sufficient extent to contact profiling roller 141. Reinforcing element 147 follows the path. chuck 143 and the workpiece through the groove of the roll forming machine *
At pins 44 and 45, the reinforcing element 148 is cylindrical. The part 142 rolls against the ring of rollers 144,
held in the cavity of the reinforcing element 148 which is itself supported by a roller 149 which is to be driven.
In fig. 47, a large diameter part 142 is being rolled between a roller 150 contained in its cavity and a mandrel 143 which rolls on the inner surface of a hollow roller 151. The radial expansion of the part is controlled by a series of rollers 144 mounted, named as shown in fig 47, in eccentric bearings 152.
To clear the finished part, the eccentric bearings 152 are rotated to move the rollers 144 radially outward * Preferably, the bearings are all mounted on a frame
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which moves to release all the rollers simultaneously * '
It should be observed that in all the forms of the embodiments of FIGS. 41-47, the rollers 144 are closely spaced from each other, so that the workpiece engages at such a number of points around its perinhereum that, for practical purposes, the series of rollers is equivalent to an adjustment ring cylindrical*
In another embodiment of the machine according to the invention, multiple chucks * are used.
This form is illustrated in figs. 18 to 21. The machine shown is a. "two rollers" of which a roller 11 is in the other roller 10. The machine could also be made with outer rollers, but not with three rollers *
In order to allow removal of the finished part, it is necessary that the outer face of the part increases in diameter only in the direction of retraction of the adjusting ring, otherwise the part is held indefinitely in the adjusting ring. * This ring can of course be split to allow removal, but this complicates the operation,
The adjusting ring must be fully braced to prevent separation due to massive forces acting to push the halves apart as the part is deformed. ,
The initial cross section of the blank is shown in broken lines in fig. 19 and its diameter is shown in broken lines in, FIG. 18 '
Three mandrels have been shown in service. This number is arbitrary if they can be two or four, or more * The first mandrel 72 (fig.
18 and 19) is advanced towards the converging groove between the rollers 10, 11 and is pinned in this groove, its ends 14, 15 being in rolling contact with the inner roller 11 'Its profiled central zone is recessed, the ends 14, 15 of the mandrel
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being received in grooves 16 on the surface of the outer roller. The part 12 is received in the profiling recess 21,
The mandrel 72 is followed by the second mandrel 73 shown in FIG. 20.
The profiling recess of this mandrel affects the desired shape in the finished part The mandrel is presented to the groove behind the mandrel 72, so that the profiling recess of the second mandrel 73 receives the profiled part intermediate by the mandrel 72 and, as mandrel 73 advances through the groove, 1a. part is gradually profiled to the new shape,
As mentioned above, it is not possible to provide volume blanks precise enough so that they are profiled to exactly fit the profiling area when the mandrel reaches the narrowest part of the groove. * Therefore, the flan is intentionally made to one oote.
slightly excessive and the excess material is extruded through an annular space 25 between the mandrel 73 and the outer roller to form a burr 26, The outer roller. laughter is hollowed out at 73 'and the burr 26 formed by the mandrel 73 protrudes into this space *.
The mandrel 73 is followed by a third mandrel 74,
This can have a profiling function and, if so., The profiling space which is defined affects the corresponding shape * However, in the example of embodiment being desoription, the mandrel does not impose no change in shape to the profile of the ring formed by the mandrel 73, so that the space between the mandrel 74 and the outer roller is here only large enough to receive the ring. The mandrel has a cutting part 75 which, at. as the mandrel advances through the groove, loosens the burr 26 between itself and the surface 76 presented by the outer mandrel. The ring is then completely shaped.
During the operation, profiling, reduction of;
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the cross-sectional area produces the diametrical expansion of the ring - If the diameters of the ring are critical, this expansion must be adjusted - This result can be achieved by allowing the ring to expand in contact with the surface inside of an adjusting ring which is initially placed around the workpiece and on the inner surface of which the outer surface of the workpiece rolls.
In the latter case, the adjusting ring, containing the finished part, is removed from the machine, which does not present any difficulty, because the chucks have cleared the groove and the part and the adjusting ring are not tightened. - The part is removed from the adjusting ring by any suitable means * However, if there is no adjusting ring, it may be necessary to provide some device to eject the finished ring from the outer roller - Such a device can consist of several pistons 77 (fig. 19) which are actuated. so as to bear against the ring at spaced points around its periphery to push it out of the outer roller.
If the profiling operation is carried out on the outer face of the part, the fixing of the mandrels will obviously be simple, oar they only act by pressing the ring in profiling contact with the inner face of the roller or an adjusting ring, However, the burr can be removed by one or more of them.
When the roller (s) on which the ends of the mandrel roll are hollowed out to receive what may be called the posterior end of the part, the dimension of the part is limited to a dimension which can be admitted, at the stretched state, between the hub of the roller or rollers and the opposite roller and, if an adjusting ring is used to limit the diametrical expansion, the maximum dimension of the part is still limited by the need to provide a space - for the adjustment ring between one roller and the hub - the other or
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Other- According to a development of the invention, there is provided an arrangement in which the dimension of the part which can be treated is virtually limited.
In fig. 36 and 37, the profiling age is defined by a roller 116 and two identical gallers 117 and 118 mounted side by side on turns and spaced apart so as to form a space 119 between them. The journals 120, 121 are mounted in rotation in the bearings 122, in bosses 129 shown in the frame 124 of the machine * An annular part 125 extends in the space 119 and its cavity contains a manrin 126 protruding towards each side of the part and presented heads 127 which retain on rollers 117, 118. The part is surrounded by an adjusting ring 128 which limits its diametrical expansion.
If necessary, support rollers 129 are provided and bear on the rollers 117, 118. The support rollers can also be arranged two by two at a distance from each other to allow very large parts. to extend through the space formed between them.
It should be noted that the provision of support rollers allows the rollers 117, 118 to be free, in that they do not need to be contained in bearings * Therefore, they can be quickly removed and replaced *
The rollers 117, 118 can be spaced at varying distances to accommodate workpieces of different thicknesses.
The diameter of the rings that can be profiled in the machine is only limited by the amount of space available around the machine *
In fig. 38, the "three-roller" system comprises the rollers 130, 131 and 132. The mandrel 133 rolls on the rollers 131, 132 and the part 134 is pressed by the mandrel against the periphery of the roller 130. The rollers 131, 132 are matched and are mounted on trunnions, such as rollers 117
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118 of fig. 34. The workpiece extends through the space between the pairs of rollers 131, 132.
As shown in fig. 36, the pebbles 131? 132 can be supported by rollers 135 which can also be paired to allow the processing of very large parts.
Note that the passage time in the groove is all the longer and the number of passes through the groove is all the higher the larger the diameter of the part and the greater the desired deformation, for that the total circumference of the part is rolled,
Another aspect of the invention relating to the mandrels is illustrated in FIGS. 39 and 40 where each mandrel has several profiling surfaces 136, in rows, so that multiple parts can be profiled simultaneously *
In fig.
39, the mandrel forms a single piece * This constitution is satisfactory when the internal diameter. inside the rings is large enough to allow the mandrel to be extracted therefrom. However, when the internal diameter is too small to allow this extraction, the example of making the pin 40 is used. In this case, the mandrel is composed of several units placed end to end, with journals 137 which are connected by sleeves 138 which form the heads which roll on the roller 139. Figs. 22 to 35 illustrate machines which are particularly designed for high throughput.
The characteristic which is common to all of these exemplary embodiments (apart from the limitation of axial expansion) is that the outer roller 10 of the earlier "two-roller" systems, with one roller placed in the other, is sets and takes the shape of a 0, the inner roller rotating in it to follow an arcuate path whose width gradually decreases. The groove can be parallel over most of its extent, to polish parts that pass through it and to obtain any deformations or irregularities
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that they can present.
As in the previous examples, in the machine of FIGS. 22 and 24, an annular part 12 is threaded onto a mandrel 13 which projects from it at both ends. The chuck carrying its part is present at the groove, the projecting ends 14, 15 of the chuck being produced just like heads 81 rolling on areas presented by the roller 11. The chuck and the part are clamped in the groove, the outer surface of the. part being in contact with the interior surface 78 of the 0 79 frame, and are pulled into and through the groove.
The periphery of the roller 11 between the plates on which the mandrel rolls has a groove intended to receive the part as it advances through the groove.
The segment of the part which is being profiled at this moment is contained in the profiling recess 21 of the mandrel to adjust the diametrical expansion of the part * Since it is not possible to provide strictly blanks Uniform (as already observed), an annular exhaust space shown at 25 is provided to receive any excess material which forms a burr 26, which is subsequently removed by grinding.
In fig. 24, we note that the machine is agenoée to present several channels, namely troy in this case, so that the parts pass through the groove face to face with respect to each other. The roller 11 has a circumferential groove to receive each part, ie there are three grooves on this roller and the mandrel 13 has a corresponding number of recesses 21.
In service, parts which are threaded onto the chuck, namely two or more abreast, depending on the case, are presented at the wide end of the groove. The projecting ends 14, 15 of the mandrel and the parts 81 of this mandrel between the parts roll on the surfaces of the roller 11, of
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so that the mandrel is properly propped up to prevent bending on either side of each part *
A gutter 82 can be provided to guide the parts and their mandrels in the wide end of the groove and a second gutter 83 to receive the finished articles.
The forces generated by the profiling operation are practically balanced, so that only a small thrust acts on the bearings of the roller 11.
This does not matter in general, as the machine can be strong enough to withstand the imbalance. However, the exemplary embodiment illustrated schematically at fig 25 produces a practically balanced load of the bearings. In this arrangement, two bodies 84, 85 are juxtaposed, a roller 86 being common to these two bodies and delimiting with each of them. them a convergent groove 87 or 88. Two streams of coins are processed simultaneously: one moving from right to left and the other from left to right. If the currents are of the same volume, there is the same load on the bearings of roller 86.
In the machines of freezes 22 to 25, the width of the part as well as the thickness are set, but the diameters of the ring are not because the degree to which the plastic creep extends the diameter of the ring. is not adjusted * The adjustment of the outer diameter of the rings can be obtained, as in the previous examples, by surrounding each part with an adjusting ring * This is illustrated in fig 23.
The outer surface of the adjustment ring 22 rolls on the inner wall 78, while the outer surface of the workpiece in the profiling space rolls on the inner surface of the adjustment ring * The workpiece moves intimately with the inner surface of the adjusting ring, so that its outer diameter is exactly set. The external profile of the part is that of the internal surface of the adjustment ring * - It does not need to be cylindrical,
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but it must be such that the parts can be withdrawn from the adjusting ring in the axial direction * For example, it can be tapering or have steps.
In the embodiments described so far, the part is compressed, directly or indirectly, between the two converging surfaces of the groove and is theoretically in linear contact with them or with intermediate surfaces which have this. contact * In the exemplary embodiments which are described below, each part is theoretically linear with three surfaces as it progresses through the groove.
However, in Figs 27 and 28, the periphery of the roller 11 is not a profiling surface as in the previous examples. Rather, the roller carries a series of small rollers 89 spaced around its periphery. The roller has a central circumferential groove designated by 90 and each small roller 89 is disposed in the groove and is rotatably mounted therein by means of a rod 91 mounted in rotation in the walls delimiting the groove 90.
The central portion 92 of each small roller 89 is flanked by cylindrical pads 93. The pieces are each threaded onto a mandrel 94 which protrudes from each piece on each side to form heads 95 which roll on the pads 93. Given that that the heads have a larger diameter than the part, it is necessary that one of the heads can be detached to allow the part to be engaged on the mandrel and to be released from it * The frame 79 has internal grooves at 96 to receive the heads of the mandrels * The grooves 96 serve, moreover, to guide the mandrels and, consequently, the blank.
The roller 11 is mounted in the frame 79 to make the barley converge, except that in the case of the exemplary embodiment of FIGS. 22 and 23 the end part of the groove may be parallel. Each pair of small pebbles 89
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forms, with the interior surface 78 of the frame 79, a "three-roller" system, so that each roller 89 is part of two adjacent systems * A part carried by its mandrel is contained in the cavity of each system. "troie. pebbles". However, in fig. 27 only a few mandrels have been shown to simplify the task of the designer.
Between the grooves 96, the inner surface 78 of the frame is contoured and this profile is opposite the outer surface of each piece. The central area 92 of each small roller is contoured to conform to the profile of the surface 78, so that the part moves diametrically in contact with the central zone 92 of each of its two small rollers, which regulates the external diameter of the part *
Several pieces can advance from the front 4 through the machine, as in the machine of FIG.
29 * - The other differences with respect to figs, 26 and 27 lie in the fact that the mandrels 94 have no head, a pressure being applied to the ends of the mandrels by rings 97 of the small rollers 89 which roll in the grooves 98 of the roller 11, and in the fact that the rollers 89 have journals 99 which are mounted in rotation in annular cages 100.
Cages can be rotated in any suitable way
In the exemplary embodiment of the pins 30, 31 and 32, the inner face 78 of the C-frame is not profiled, which avoids a difficult machining problem * On the contrary, the rollers 101 mounted on a chain 102 pass on the surface ! interior 78 of the frame, which can be recessed at 103 to receive the rollers * The mandrels 104 have journals 105 which engage heads 106 of the rollers 101 which press the mandrels against the roller 11.
The latter is, in this case, profiled so as to impose its contour on the parts * The rollers 101 can be profiled in a corresponding way to adjust the diametral expansion of the parts * The mandrels 104 are smooth, but they could be profiled for the profi-
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lage of the internal faces of the parts *
It is obvious that the only real difference between the two embodiments which have just been described, that is to say those of figs 26, 27 and 29 to 31, lies in the fact that it is the frame, in one case, and the roller 11, in the other case, which constitute the third element of each "three-roller" system.
In fig 32, the chain 102 is shown as passing around the frame at 0 79.
Another improvement is illustrated in fig. 33.
In this figure, the roller 11 has been replaced by the frame at 0 107, while the frame 79 is replaced by a hollow rotary frame 108. The succession of "three roller" systems still exists, the roller 109 being carried by the Rotary frame 108 and the third element of each system being constituted by the outer surface 106 of the frame 108, the example of embodiment of the pin 34 is the same overall as that of FIG. 33, except that the rollers 109 are carried in grooves 111 and pass over the inside face of a ring 112 which rotates to impart a rotational movement to the rollers 109. As a variant .. it is the cages which rotate, or the cages and ring may rotate.
Preferably, the cages are driven and the ring is kept stationary.
Also in its embodiments, each part can be contained in an adjusting ring to limit its diametrical expansion.
Dams the embodiments of fig. 33 and 34, the introduction of the parts through a space of the outer frame. ' laughing is no longer possible and means are therefore provided for introducing and extracting them axially. The transfer system used is illustrated in fig 35 where the pieces with their mandrels descend along a zigzag gutter 113 into the space 114 provided in the C-frame to enter them,
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throat and are withdrawn from the machine along a second gutter 115.
In general, when the outer wall of the groove is delimited by a frame at 0, the frame can be composed of several segments 116 (fig. 22) assembled in a second frame at 0 117. The segments are ola - Clad to each other by mutually engaging reliefs provided on their adaptation edges and the contour of the inner surface formed by all the segments is made variable by adjustable spacers 118.