Poinçon et procédé pour le fabriquer. La présente invention a pour objet un poinçon servant à pratiquer des creusures, ayant la forme d'une croix, vues en plan, dans les têtes des vis.
Le poinçon suivant l'invention comporte un téton durci dont la forme est l'inverse de celle des creusures et qui fait saillie sur l'extrémité sensiblement plate d'une barre d'acier, ce téton étant fait de métal comprimé et façonné, à partir d'une pièce ébauchée fai sant corps avec la barre, par une opération de façonnage à froid dans une matrice, et toutes ses surfaces étant raccordées à celle de l'épaulement, formé par l'extrémité de la barre, par des congés.
L'invention concerne en outre un procédé pour fabriquer ce poinçon.
Le procédé suivant l'invention consiste à dégrossir l'extrémité d'une barre d'acier pour lui donner une forme se rapprochant le plus possible de la forme finale du poinçon par enlèvement de matière à l'aide des outils usuels et à presser alors à froid le poinçon partiellement établi dans une matrice pour le réduire à ses dimensions et à sa forme finale.
Le poinçon objet de l'invention est repré senté, à titre d'exemple, au dessin annexé dans ses différentes phases de fabrication. Dans ce dessin: La fig. 1 représente une barre de métal avant qu'elle ait été soumise aux opérations de fabrication du poinçon; La fig. 2 montre la même barre après qu'elle a été munie du téton par tournage;
La fig. 3 représente l'opération de frai sage en bout des creusures ou rainures; La fig. 4 est une vue en bout du poinçon non terminé, tel qu'il résulte de l'opération de la fig. 3; Les figures suivantes sont toutes à plus grande échelle et la fig. 5 représente, en élévation, le poinçon non terminé sur le point d'être pressé dans la matrice, représentée en coupe verticale centrale; La fig. 6 est une vue en plan de la ma trice;
Les fig. 7 et 8 sont une vue en élévation et une vue en bout du poinçon terminé.
Il y a longtemps qu'on a proposé d'établir des vis présentant des creusures autres que la rainure transversale habituelle pour rece voir une certaine forme de tournevis. Parmi les moyens proposés, la formation d'une creusure ayant la forme d'une croix en sec tion a été développée et réalisée industrielle ment avec succès.
La forme de creusure actuellement pra tiquée dans les vis de ce genre peut essen tiellement être considérée comme celle de la matrice de la fig. 6 et comprend quatre fentes rayonnant à partir d'une ouverture centrale et disposées symétriquement. Les fentes vont en se rétrécissant en longueur depuis un maximum, au sommet de la vis, jusqu'à un diamètre sensiblement égal à celui .de l'ou verture prévue au fond de la creusure, mais elles conservent une largeur sensiblement constante sur leurs bords, cette largeur aug mentant toutefois à l'endroit où la fente se raccorde à la zone centrale.
Les parois des fentes radiales et les parois de raccordement sont composées d'une série de surfaces plates ou planes, plutôt que de surfaces courbes concaves et il a été démontré que ceci est extrêmement utile et, en fait, essentiel pour maintenir le tournevis dans la rainure lors qu'une résistance considérable est offerte à la pénétration de la vis.
On pratique les creusures du type qui vient d'être décrit dans les têtes de vis gros sièrement refoulées, à un certain stade de leur fabrication, en maintenant la vis dans une enclume convenable et en pressant ou forçant un poinçon de forme convenable à la profondeur désirée dans le métal de la tête pendant qu'il est froid. Cette opération est extrêmement brutale et soumet à des efforts sévères à la fois le métal de la vis et celui du poinçon.
Celui-ci doit recevoir une forme inverse de celle de la creusure de la vis et, en raison de la brutalité de l'opération et du faible diamètre, les poinçons s'usent rapi- dement. Ces poinçons doivent posséder des dimensions et une forme exactes afin que le joint entre la creusure et le tournevis soit assez précis et dur pour assurer le maintien de la vis sur l'extrémité du tournevis lors qu'on insère cette vis dans des endroits res serrés ou difficiles d'accès. Ceci veut dire qu'on ne peut pas tolérer d'écarts importants dans les dimensions de la creusure et, par suite, du poinçon.
Etant donné l'usure rapide des poinçons, il faudrait quelque procédé qui permette de les fabriquer aisément, d'une façon peu coû teuse et rapidement. Malheureusement, les opérations de décolletage ou d'usinage habi tuelles ne sont pas applicables à la finition du poinçon en raison de la présence nécessaire des surfaces planes susmentionnées à l'inté rieur des parties concaves formées entre les ailes ou nervures et du fait que ces surfaces vont généralement en s'évasant de la pointe à la base du poinçon.
Conformément à cette invention, on ap plique d'abord les méthodes d'usinage cou ramment adoptées en atelier pour établir une forme de poinçon développée, qu'on convertit ensuite, par une opération supplémentaire, en la forme finale exacte désirée, en même temps que, par cette opération, la résistance et la texture du métal sont améliorées.
Pour fabriquer les poinçons, on utilise une barre d'un métal convenable, de préfé rence d'acier à outil, qu'on découpe en petits tronçons 10 tels que celui représenté sur la fig. 1. La barre est de préférence circulaire et d'un diamètre commode pour pouvoir être maintenue dans la tête de la machine à poin çonner.
Par tournage sur un tour, on conSti- tue un épaulement sensiblement plat 11 sur lequel fait saillie, au centre, un téton coni que 12 dont le contour peut être considéré comme celui qu'on obtiendrait en faisant tourner une des ailes d'un poinçon terminé autour de l'axe du poinçon. En d'autres termes, c'est un corps de révolution qui peut être constitué sur un tour.
Pour constituer les ailes et rainures alter nantes, au nombre de quatre de chaque sorte, une fraise en bout 14 du type ordinaire est montée dans une fraiseuse et la barre 10 est supportée -dans l'étau de cette fraiseuse de façon que l'outil soit présenté suivant un axe faisant un petit angle avec l'axe longitudinal de la barre et du téton. L'angle que fait l'axe de d'outil avec l'axe de la barre est inférieur à celui que fait la face extérieure d'une aile avec l'axe -de la barre.
Après avoir placé cette fraise en bout à la distance vou lue du centre du téton, on a fait mouvoir parallèlement à son axe longitudinal pour tailler chacune des: rainures inclinées 15 sen siblement jusqu'à l'épaulement 11. On fait tourner la barre de 90 pour chacune des coupes successives jusqu'à ce qu'on ait obtenu le poinçon semi-fini des; fi-. @3 et 4, dont toutes les surfaces sont de courbure convexe, celles de la rainure 15 étant ,de courbure con cave.
Les surfaces 16 des ailes sont concaves en section horizontale et sont recourbées en coupe verticale en conformité avec la forme prédéterminée des ailes. En raison de l'angle suivant lequel la fraise avance, les bords des ailes du poinçon incomplet augmentent de largeur de l'extrémité à la racine, en regar dant les fig. 3, 4 et 5, quoique ceci ne soit pas désiré .dans le poinçon fini.
Pour donner au poinçon sa forme finale, on le force par une pression hydraulique ou autrement, dans une matrice dont la creusure est l'exacte contrepartie de celle,désirée pour les vis. @Si l'on se réfère aux fig. 5 et 6, on voit que 'la matrice est constituée dans un bloc 20 de métal, convenable qui est évidé pour constituer les creusures 21 façonnant les ailes, ces creusures présentant des surfaces plates 22 qui sont inclinées, comme repré senté en 23, et des surfaces plates intermé diaires 24 -et 25, également inclinées comme représenté.
)Suivant l'axe de la matrice se trouve une ouverture 26 servant là dégager la pointe et à permettre le passage d'une barre détacheuse, si nécessaire. La quantité du mé tal du téton dégrossi est un peu plus grande que celle qui :serait normalement reçue dans la creusure de la matrice, ce qui provoque un faible -degré de compression et -de refou- lement du métal ainsi qu'un changement de sa forme lorsque le poinçon est pressé dans la matrice.
Au cas où il existerait un excès considérable -de métal, cet excès serait refoulé à l'intérieur de l'ouverture 26. Le téton dé grossi est ainsi façonné à sa forme et ses di mensions exactes et le façonnage et la com pression -du métal dudit téton renforce, con dense et durcit ce métal, quoique, à titre d'opération finale avant l'emploi, le poinçon soit durci par un traitement thermique con venable.
On a trouvé désirable, pour -diverses rai sons, que la jonction des: surfaces de la creu- sure d'une tête -de vis avec la surface externe de la tête ,soit constituée par une courbe -de faible rayon et, comme il est difficile de former une courbe de ce genre après que la creusure a été poinçonnée et que la tête de vis a. été rabotée, on prévoit des arrondis en forme de congés sur le poinçon à la jonction de chacune de ses surfaces avec l'épaulement plat 11.
Un tel congé ébauché est visible en 28, fig. 2, où il n'a ,d'effet que sur les racines des faces externes des ailes. .Sur les: fig. 3, 4 et 5;
on voit que les jonctions des rainures concaves avec l'épaulement sont presque abruptes, quoiqu'on puisse constituer un léger congé en dormant une forme convenable à la fraise. Toutefois, à toutes ces jonctions, le rayon final est déterminé par la matrice, qui possède un arrondi convenable à tous les points -de jonction où une surface convenable de la creusure intersecte la surface supérieure du bloc 20, comme on peut le voir en: 29.
La creusure de la matrice est constituée par les procédés de matriçage usuels qui, bien entendu, sont plus coûteux que les opérations d'usinage ordinaires, mais la matrice n'est pas excessivement difficile à établir puisque ses surfaces plates sont des surfaces: générale ment convexes plutôt que concaves comme sur le poinçon.
Les congés formés à la jonction des sur faces du poinçon et de son .épaulement aug mentant la solidité du poinçon au point -d'ap plication des efforts agissant sur lui à, l'en droit où ils sont transférés à la plus grande section de la barre. Ces. congés jouent ainsi le rôle supplémentaire de renforcer le poin çon ainsi que d'améliorer grandement l'as pect, la fonction et la facilité de fabrication de la vis.
Bien que, dans ce qui précède, on ait -dit que l'opération consistant à façonner le poin çon en le chassant dans une estampe est une opération d'estampage à froid, il peut néan moins hêtre désirable, pour les, poinçons plus gros, de chauffer d'abord le poinçon dégrossi pour faciliter son matriçage, ce qui diminue l'usure de la matrice et augmente grande ment sa durée.
Comme une trempe finale du poinçon par un traitement thermique est en tout cas nécessaire, ce chauffage n'est pas nuisible, mais il introduit une -difficulté due à la couche d'oxyde qui pourrait changer les dimensions très précises des surfaces du poinçon.