Procédé de fabrication d'objets creux. La présente invention a polir objet un pro cédé de fabrication d'objets creux, notamment d'objets à tête creuse.
Le procédé selon l'invention est caracté risé en ce qu'on soumet une ébauche à une extrusion pour former une queue, de section transversale réduite, et une partie destinée à former une tête, en ce qu'on déforme cette dernière partie polo' obtenir une tête plus courte et de section transversale plus grande, et qu'on évide ladite tête à froid à l'aide d'un outil.
Le dessin ci-annexé illustre, à titre d'exemple, plusieurs mises en ouvre du pro cédé objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 montrent, par des coupes axiales, deux phases dit travail effectué par une première matrice, après que l'ébauche a été découpée d'une tige par un mécanisme de cisaillement. La fig. 1 montre l'ébauche ci saillée et placée en regard de la matrice, alors due la fig. 2 montre l'ébauche façonnée par le premier outil.
La fig. 3 montre l'ébauche obtenue à la sortie de la première matrice.
Les fig. 4 et 5 montrent, par des coupes axiales, le travail effectué par une deuxième matrice, la fig. 4 montrant l'ébauche, sortant de la première matrice et placée en regard de cette deuxième matrice, et la fiag 5 montre l'entêtage achevé dans la deuxième matrice.
La fig. 6 montre l'ébauche obtenue à la sortie de cette deuxième matrice. La fig. 7 montre, à plus grande échelle et en coupe, un ensemble constitué par un man chon enserreur, par un poinçon et par un organe arracheur, cet ensemble étant adjoint à une troisième matrice. Cette fig. 7 montre également les phases initiales du travail final obtenu dans cette matrice.
La fig. 8 montre, en coupe avec parties arrachées, une partie d'un mécanisme entêteur, afin de montrer comment un organe arra cheur est retenu par une came fixe pendant qu'un coulisseau entêteur est animé d'un mou vement alternatif.
Les fig. 9 et 9a montrent, respectivement. en élévation et en coupe transversale selon 91-9r2 de la fig. 9, l'extrémité active du poinçon utilisé pour obtenir une vis à tête creuse avec cavité hexagonale.
La fig. 10 montre, semblablement à la fig. 7, la fin du poinçonnage obtenu à l'aide de la troisième matrice.
La fig. 11 montre, semblablement, ledit ensemble quand le coulisseau entêteur recule au moment où un manchon a été dégagé hors de l'objet entêté et au moment où le méca nisme est sur le point de dégager le poinçon hors de la cavité qu'il a creusée.
La fig. 12 montre, semblablement, ledit ensemble au moment où le poinçon est pour ainsi dire dégagé complètement de l'ébauche.
Les fig. 13, 14 et 15 montrent une va riante pour la matrice à l'aide de laquelle une partie de la tête est formée dans la matrice elle-même.
Les fig. 16 à 26 montrent une autre forme d'exécution du mécanisme arracheur et une variante du mécanisme à poinçon et matrice.
Les fig. 16 à 18 montrent respectivement en coupe longitudinale, en coupe transversale et en plan avec parties arrachées, certaines parties du mécanisme de matriçage et d'arra chage.
Les fig. 19 à 22 montrent, en coupe longi tudinale schématique, un mécanisme simplifié du poinçon et de la matrice, ce mécanisme étant logé dans le coulisseau entêteur, ainsi que la commande à came de l'organe arra cheur. La fig. 19 montre également le méca nisme à la fin du poinçonnage, la fig. 20 le manchon enserreur quand il est dégagé hors de l'ébauche, la fig. 21 le poinçon retiré hors de l'ébauche et la fig. 22 le coulisseau entê- teur à sa position écartée.
Les fig. 23 à 26 montrent, en coupe et à plus grande échelle, la coopération entre le manchon enserreur et l'ébauche pendant le poinçonnage.
La fig. 23 montre le poinçon quand il v a venir en contact avec l'ébauche.
La fig. 24 montre le poinçon engagé en partie dans l'ébauche et au moment où la face latérale de celle-ci est venue en contact avec la paroi latérale du manchon enserreur.
La fig. 25 montre l'ébauche quand le poin çonnage est terminé.
La fig. 26 montre, à une échelle encore plus grande, une partie de la fig. 25 pour indiquer le fluage du métal.
A la fig. 1, l'ébauche cisaillée O1 est placée en regard de la première matrice Dl. La ma chine pour la mise en #uvre du procédé com prend une cisaille et un mécanisme de trans fert pour découper l'ébauche et l'amener à l'endroit voulu.
Comme ces dispositifs peuvent être consti tués d'une manière appropriée quelconque et comme ils sont connus, ils n'ont pas été mon trés et décrits en détail. La matrice Dl, sui vant une forme d'exécution préférée, com porte tin passage cylindrique 1 de section transversale plus petite que celle de l'ébauche O1, ce passage pouvant être relié par Lun rac cord conique 2 à une cavité circulaire 3 de la matrice et dont le diamètre est, approximati vement, égal à celui de l'ébauche O1. L'outil Tl présente une encoche 4 ayant la même section que la cavité 3 de la matrice, et la face externe de cet outil peut être chanfreinée, comme montré en 5, pour réduire son encom brement.
Après que l'ébauche O1 a été amenée en regard de la matrice Dl par le mécanisme (le transfert, l'outil Tl avance, comme montré à la fig. 2, pour refouler l'ébauche dans le pas sage 1, de section réduite, de la matrice pour former la queue 7 par extrusion. La partie 6 de l'ébauche forme une tête qui, tout en ayant un diamètre plus grand que celui de la queue 7, ne subit qu'un travail à froid qui est ré duit ou même nul.
A la fin de cette opération et pendant le recul de la matrice et de l'outil, un organe expulseur K 1 intervient à un mo ment convenablement choisi pour éjecter l'ébauche 02 hors de la matrice Dl, afin que cette ébauche puisse être recueillie par un mé- canisme de transfert amené en regard de lit matrice.
La fig. 3 montre l'ébauche 0., obtenue à. la sortie de la. première matrice.
A la fig. 4, l'ébauche 02 est en regard de la matrice D2 dans laquelle est ménagé un passage cylindrique 10 qui reçoit le poinçon expulseur K2 et dont le diamètre est le même que celui de la queue 7 de l'ébauche. La ma trice comprend également une cavité conique 11 prolongée par une partie _ cylindrique 11a de peu de longueur et qui façonne la tête.
L'outil T2 peut être constitué de manière telle qu'il puisse servir de logement à un bloc de matriçage 13, en métal trempé et dans le quel peut être ménagée une encoche façon neuse comprenant une paroi tronconique 14 et un fond généralement sphérique 15.
La fig. 5 montre que lorsque l'outil<I>T2 a</I> refoulé l'ébauche dans la matrice D:,,, la queue 7 n'est. pour ainsi dire pas affectée, mais que le métal qui auparavant formait la tête 6 de l'ébauche 02, est. déformé de manière à rem- plir la cavité de la matrice. Un obtient ainsi une ébauche O3 dont la tête comporte une partie tronconique 16, une partie cylindrique 17, une autre partie tronconique 18 et une face terminale arrondie 19.
Comme cette opération correspond au premier travail à froid de la tête de l'ébauche et comme cette tête, obtenue par l'opération illustrée à la fig. 5, est conique et n'a pas un diamètre beaucoup plus grand que celui de la tête non travaillée 6 de l'ébauche O2, le métal n'est soumis à aucun travail considérable à froid, de sorte qu'il est encore dans un état relative ment ductile pour subir le poinçonnage qui va suivre.
La fig. 6 montre l'ébauche 03 obtenue à la sortie de la deuxième matrice.
Avant de poursuivre la description du c ycle des opérations effectuées, on se réfère à, la fig. 7 pour décrire le mécanisme relatif à la troisième matrice. Un coulisseau entêteur 1I, qui peut coulisser de la manière usuelle et suivant un mouvement alternatif sur le bâti pour se rapprocher et s'écarter du bloc de ma- trieage D3, comporte un bossage annulaire 20 pour supporter l'outil, bossage dans lequel est ménagé un alésage 21 pour recevoir un man chon enserreur S qui peut coulisser dans une douille de guidage 22 calée en 23 clans le bos sage 20. Un rebord 24 ménagé à l'extrémité arrière du manchon S empêche le dégagement (le celui-ci vers l'avant après le montage de ces différentes pièces.
Un poinçon P et un manchon arracheur 32 sont logés dans le manchon S et sont main tenus dans celui-ci par un bouchon 25 engagé clans l'alésage 21 du bossage 20. Le bouchon 25 comporte un prolongement cylindrique 26 sur lequel le manchon S peut, coulisser grâce à un alésage 27. Deux plongeurs emboîtés l'un dans l'autre, 28 et 29, sont engagés sur une tête 30 du poinçon P, et cet ensemble, ainsi que le manchon arracheur 32, sont logés dans l'alésage 27 du manchon S. L'extrémité active et hexagonale 31 du poinçon est montrée en détail dans les fig. 9 et 9a.
Le manchon S pré sente un alésage 33 dont le diamètre est égal à celui de la tête de la pièce que l'on veut obtenir. Comme le manchon arracheur 32 cou lisse dans l'alésage 33, ce manchon a égale ment un diamètre extérieur de même gran deur. L'extrémité avant<I>3</I>2<I>a</I> du manchon 32 peut venir en contact avec la tête de l'ébau che, et ce contact est maintenu par le méca nisme décrit ci-après.
La partie arrière du manchon 32 comporte un rebord 34 sur lequel plusieurs tiges 3s prennent appui; ces tiges traversent des trous ménagés dans les plongeurs 28 et 29 du poin- con et sont rendues solidaires de toute ma; nièce appropriée d'un plongeur 37. Un pro longement 38 du plongeur 37 a une tête arrondie 39 pour coopérer avec la face active 40 d'une came G' montée sur un axe 41 touril- lonné dans le coulisseau entêteur. La came C est commandée de la manière décrite ci- après. Dans le coulisseau est ménagé un loge ment 42 pour recevoir la came C.
Un coin W est disposé de manière à maintenir le bouchon 25 dans une position appropriée. Il est d'usage de faire intervenir une tige filetée (non re présentée) parallèle à l'axe du bouchon 25, pour agir sur la face avant de celui-ci, afin que l'on puisse régler convenablement son emplacement en même temps que celui du coin W. La face latérale 43 du coin prend appui sur une face inclinée adjacente 44 de la fente 42.
La fig. 8 représente la. commande du man chon arracheur 32. Dans cette figure, le man chon enserreurr S n'est pas coupé et le pro longement 38 du plongeur 37 est en contact avec la face active de la came C.
La came C est actionnée par un poussoir 51 qui prend appui sur un talon 52 de cette came. Le poussoir traverse un trou 53 ménagé dans le coulisseau, et son extrémité supé rieure 54 est en contact avec l'extrémité 55 d'un levier L articulé en 56 à un support 57 monté sur le coulisseau de façon que ce levier se déplace avec ledit coulisseau. L'autre extré mité du levier L porte un galet 58 qui co opère avec une came 59 montée sur une partie fixe 60 de la machine. A la fig. 8, le coulis seau est montré dans sa position avancée, et quand il recule, le galet 58 s'engage sur une rampe 61 de la came 59 pour refouler le pous soir 51 vers le bas, ce qui fait tourner la came C pour déplacer le plongeur 37 vers la droite de la fig. 8.
On voit à la fig. 7 que l'on refoule ainsi le manchon 32 également vers la droite. On peut donner à la came C une forme telle que lorsque le coulisseau recule sur une dis tance déterminée, le manchon 32 avance d'une longueur égale, de sorte qu'en réalité, le man chon arracheur reste immobile par rapport à la matrice.
Les fig. 9 et 9a montrent Lun exemple d'un poinçon utilisé pour obtenir une cavité, de section hexagonale, dans la tête de la vis. On a constaté que lorsque la partie hexagonale 31 du poinçon est prolongée par une partie hexa gonale 31a, légèrement plus grande en diamè tre, le dégagement du poinçon est facilité. L'extrémité conique 31b du poinçon facilite l'entrée du poinçon pendant le poinçonnage. Evidemment, la forme du poinçon peut être modifiée pour donner à la cavité la forme voulue.
L'ébauche 03, montrée à la fi,g. 6 et dont la tête a seulement été soumise à une opéra tion de façonnage pour lui donner la forme préférée, est amenée par le mécanisme de transfert en regard de la matrice D3 de la fig. 7. Quand le coulisseau entêtent avance, l'extrémité libre du poinçon vient eni contact avec la tête de l'ébauche O3 et refoule la queue 7 dans le passage axial de la matrice D3. Le poinçon D est introduit clans l'ébau che par le contact du plongeur 28 avec le pro longement 26 du bouchon d'appui 25.
A la fig. 7, le poinçon vient d'introduire l'ébauche 03 dans la matrice D3, mais n'a pas encore pénétré dans la tête de l'ébauche O3 pour former la cavité dans celle-ci. On voit également à la fig. 7 que le manchon S a avancé de manière que son alésage 33 entoure la tête de l'ébauche, et il est important de no ter que par suite de la forme conique de la tête, un intervalle V subsiste entre cette tête et la paroi de l'alésage 33. Un moyen avanta geux pour faire avancer le manchon S jus qu'à la position montrée à la fig. 7 consiste à faire déboucher une entrée d'air comprimé derrière le rebord 24 chi manchon, afin que par l'ouverture du distributeur d'air à un mo ment convenable, la pression d'air puisse faire avancer le manchon S.
La came C et la com mande du manchon arracheur 32 sont telle que lorsque le coulisseau avance jusqu'à la po sition de la fig. 7, la came C puisse être dé placée vers la gauche par la réaction du man- ehon 32 et du plongeur 3 7 sur la tête de l'ébauche O3. La rampe 61 de la came 59 (fig. 8) est telle qu'un jeu subsiste constam ment pour le poussoir 51, afin que la camne C puisse être déplacée aisément vers la gauche, comme décrit.
La fig. 10 montre la fin du poinçonnage, le coulisseau ayant avancé complètement. La partie 31 du poinçon a formé une cavité dans la tête de l'ébauche, ce qui donne l'ébauche finale 0,1. Le poinçonnage a lien saris extru sion ou fluage cri retour du métal et saris usure sérieuse, car le métal peut s'étendre dans l'intervalle V formé entre la tête conique et le manchon S (fig. 7).
Le manchon arra cheur 32 a continué de reculer par rapport au coulisseau pendant la fin de l'avancement du poinçon, et la came 59 est. agencée, de pré férence, pour qu'à la fin de cet avancement, il subsiste Lin jeu entre l'extrémité du manchon arracheur et l'ébauche entêtée.
La fig. 11 montre le début du recul du coulisseau vers la gauche de cette figure. Quand le recul du coulisseau commence, le poinçon a. une tendance à. dégager l'ébauche hors de la matrice, mais dès que le léger inter valle entre la tête de l'ébauche et l'extrémité du manchon 32 est absorbé, l'ébauche ne peut phis avancer. Quand le recul continue, la carne fixe 59 intervient pour refouler, à l'aide du levier L et. du poussoir 51, la came C vers la droite, afin que le manchon 32 reste prati quement immobile par rapport à la matrice.
Dans la position de la fi-. 11, une partie arrière de la douille de guidage 22 est venue en contact avec le rebord 24- du manchon arrache@ir S et a écarté ce dernier de la tête de l'ébauche. L'arrivée d'air com primé peut être interrompue à la fin de course. 7Un épaulement 33a du manchon S est mis en contact avec les plongeurs 28 et 2'9 qui entourent la tête 30 du plongeur P'. Quand le coulisseau continue à reculer au- delà de la position de la fig. 11, on obtient le dégagement du poinçon P hors de l'ébauche creusée.
Comme le manchon S n'entoure plus la tête, celle-ci peut se dilater légèrement quand l'extrémité du poinçon est dégagée, de sorte que l'abrasion et l'usure de l'outil sont réduites au minimum.
A la fig. 12, le coulisseau a reculé davan- tagre jusqu'au point où l'extrémité du poinçon P est sur le point de quitter l'ébauche. La came fixe 59 continue à refouler la came C vers la droite pour maintenir le manchon arracheur 32 contre la tête de l'ébauche, de sorte que le poinçon peut être dégagé sans que l'ébauche sorte de la matrice. A ce moment, le manchon S est nettement écarté de la tête de l'ébauche.
Immédiatement après que la position mon trée à la fig. 12 est atteinte, le poinçon est complètement dégagé de l'ébauche, et un recul ultérieur du coulisseau fait reculer le man chon arracheur 32 avec lui pour la raison que le galet 58 chu levier L s'est engagé sur la par- lie surélevée horizontale 61a de la came 59, (le sorte que le manchon 32 devient maintenant fixe par rapport au coulisseau au lieu de l'être par rapport à la matrice. Le coulisseau peut écarter nettement le manchon arracheur 32 dle l'ébauche O4, de sorte qu'un doigt expul- seur K3 peut dégager l'ébauche hors de la ma trice D3 au moment approprié.
L'ébauche O4 tombe sur un plan incliné on est recueillie par un mécanisme de transfert suivant la construction de la machine et les opérations d'usinage que l'ébauche doit encore subir.
On se rend compte que l'invention permet d'obtenir un objet métallique avec tête creuse avec une contrainte minimum à froid du mé tal et de manière que les matrices et outils su bissent une usure très réduite et ne soient soumis à aucun effet d'abrasion ou d'extru sion de la part du métal de l'ébauche. En par lant d'une ébauche telle que celle de la fig. 3, et en formant ensuite une ébauche avec tête conique, afin qu'un intervalle V reste dispo nible pendant le poinçonnage, on peut réduire au minimum le fluage à froid du métal et l'usure des matrices.
Bien qu'on ait façonné la tête de manière telle qu'elle soit exacte ment enserrée et formée par le manchon S, celui-ci peut. être dégagé aisément. pour per mettre une légère extension de l'ébauche en têtée pendant le dégagement du poinçon.. L'examen des fig. 7 et autres analogues mon tre que le poinçon est centré par rapport à l'alésage 33 du manchon S, et comme celui-ci entoure la tête de l'ébauche finie, l'extrémité du poinçon doit nécessairement être centrée par rapport au métal qui constitue la tête de l'ébauche. Ce centrage réduit toute tendance du métal à exercer une pression latérale sur le poinçon qui pourrait provoquer la rupture de celui-ci.
Les fig. 13 à 15 montrent une légère va riante pour laquelle une partie de la tête est formée par la matrice et, à cet effet, celle-ci comprend une encoche 70 qui n'est pas assez profonde pour que son bord entoure une par tie appréciable de la partie creusée de la: tête. Quand le manchon S est écarté, l'extrémité libre de l'ébauche entêtée peut se dilater pouf: faciliter le dégagement du poinçon, comme décrit plus haut.
Cette variante présente cette autre particularité que la pression, due au poinçonnage, et qui est exercée sur la tête, tend à refouler le métal contre les parois de l'encoche 70 de la matrice et il en résulte, même quand le manchon S a reculé, que la matrice D4 tend à agripper l'ébauche forte ment et permet un dégagement facile du poin çon. On pourrait, dans ces conditions, suppri mer le manchon arracheur et son mécanisme à, came et compter uniquement sur l'agrippage de la matrice pour retenir l'ébauche dans celle-ci jusqu'à ce qu'elle soit expulsée par lé plongeur .K3.
On voit dans les fig. 14 et 15 qu'on peut donner à l'encoche 70 un bord conique pour augmenter l'agrippage. Un fluage aisé du mé tal, pour passer de la tête conique (fig. 7) à, la tête cylindrique (fig. 13) est facilité si des passages d'aération 71 et 72 sont ménagés dans la matrice. Ces passages ne sont pas né cessaires dans la première forme d'exécution (le la machine, car l'intervalle existant entre le manchon S et la matrice permet l'échappe ment de l'air ou de tout autre fluide. Par cou tre, quand une encoche est prévue dans la ma trice, il peut être désirable d'avoir recours à ces passages.
Ceux-ci sont tellement petits qu'une partie réduite seulement de l'ébauche est déformée en pénétrant dans ceux-ci. On peut d'ailleurs donner aux débouchés des pas sages 71 et 72 des dimensions telles que des petits bossages soient formés sur la face externe de la tête de l'ébauche, ce qui peut être avantageux dans certains cas, puisque ces bossages peuvent être utilisés pour augmen- ter l'effet d'agrippage exercé par un mandrin sur la tête de l'ouvrage au cours des opéra tions ultérieures, par exemple quand on exé cute un filet sur la queue de l'ébauche.
Pour le mécanisme arracheur, décrit plus haut, il est nécessaire de prévoir un jeu dans la commande du plongeur pour éviter la dé térioration du mécanisme. Par exemple, si la position de la came C n'est pas réglée exacte- nient ou si la tête de l'ébauche est trop lon gue, il peut arriver que le manchon 32 soit refoulé contre l'ébauche, ce qui peut abîmer ou déformer le manchon et/ou l'ébauche.
La forme d'exécution montrée dans les fig. 16 à 18 diffère quelque peu de la précé dente en ce sens que tout ce qui peut arriver, dans le cas indiqué, est que le poinçon soit engagé un peu plus profondément dans l'ébau che que normalement, ce qui soumettrait les organes à des sollicitations relativement ré duites.
Les fig. 16 à 18 montrent certains détails du mécanisme arracheur, le coulisseau H2 portant l'outil T2 et le manchon S2 agissant comme une partie de la matrice pendant le poinçonnage. La matrice D4 comporte un doigt expulseur ordinaire K4, et l'ébauche O5 est montrée à la fig. 16 telle qu'elle est après avoir été poinçonnée. Le manchon S2 est main tenu dans le coulisseau par un manchon 80 et une clavette 81 ou organe analogue. Le man- thon S2 est logé exactement dans l'alésage 82 du manchon 80. Le manchon S2 porte à l'ar rière un rebord 84 qui le retient dans le cou- lisseau et intervient pour faire reculer le man chon quand ledit rebord vient en contact avec le coulisseau.
Le manchon S2 comporte un alé sage 85 dans lequel peut coulisser l'ensemble des plongeurs 86 et 87 du poinçon. Une bague d'étanchéité 87a empêche les fuites de l'air comprimé admis par l'entrée A pour faire avancer le manchon S2, comme décrit plue haut. Les plongeurs 86 et 87 coopèrent avec le poinçon Pl en agissant sur la tête 88 de celui-ci. Un bloc 89, solidaire du coulisseau, est en contact avec le plon geur 87 pour re fouler le poinçon dans l'ébauche quand le cou- lisseau avance. Le bloc 89 est alésé en 9)0 pour recevoir le plonreur 91 du mécanisme arracheur qui fonctionne pendant le recul du poinçon. Une came F est placée sur le trajet du plongeur 91 et intervient pour l'arrachage de la manière décrite ci-après.
Le manchon arracheur 94 correspond au manchon 32 décrit plus haut, mais il fonctionne d'une manière différente. Il entoure le plongeur Pr1 et son extrémité arrière porte un rebord 95. Le man chon 94 peut être déplacé vers l'extérieur par deus plongeurs 96 qui agissent sur le rebord 95 et qui sont soumis à l'action de ressorts logés dans les blocs 86 et 87.
Pour maintenir, en même temps, le manchon arracheur 94 con tre la tête de l'ébauche et pour dégager le poinçon Pr hors clé celle-ci après que le man- ehon S. a été écarté, on a. recours à deux cames 100 logées dans des encoches appro- priées 99 du bloc 86 (fi;. 17i. Celui-ci agit alors comme un épaulement, orienté vers l'ébauche, pour recevoir la poussée des cames 100.
Celles-ci sont maintenues en place par friction et par < les billes 101 soumises à l'ac tion de ressorts 102 qui prennent appui sur des bouchons filetés 103. Les cames agissent comme des organes d'écartement quand le coulisseau agit sur elles en tendant à écart#,i- le manchon arracheur 94 et le bloc 86, comme décrit, ci-après.
Le fonctionnement du mécanisme arra- elieur est expliqué à l'aide des fig. 19 à 22 dans lesquelles la constitution du coulisseau entêteur et du mécanisme arracheur a été ré duite à ses éléments essentiels, avec l'interven tion d'une came Cl qui commande ce fonc tionnement. Le coulisseau Hl peut se déplacer horizontalement dans un sens et dans l'autre dans le bâti de la machine. Un arbre de comn- nmande 110 porte la came Cl, et un bouton de manivelle 111 entraîne une biellette 112 qui actionne le coulisseau en étant articulée à ce lui-ci en 113 (fig. 19).
Le plongeur 91 co opère avec un bras F qui est articulé en 120 au bâti et qui porte un galet 121 roulant sur le pourtour de la came Cl. Pour conserver le contact entre le galet 121 et la came Cl pen dant l'arrachage, on a recours à un ressort 124 agissant sur un écrou 126 vissé sur une tiuge 123 qui est articulée en 122 au bras F. Ce ressort 124 prend appui sur le fond d'une boîte 125 fixée au bâti. L'arbre 110 tourne clans le sens de la flèche, et la came Cl coin- poile une partie 130 concentrique à l'axe de cet arbre 110, ainsi que des parties 131 et 132 qlui sont plus voisines de cet axe.
Pour com- nmander le bras F pendant le recul du coulis- seau, on utilise un galet 127 monté sur ce bras et qui est poussé vers une surface en forme de came 128 du coulisseau.
Quand le coulisseau achève sa course vers l'avant, le bloc 89 vient en contact avec les plongeurs 87 et 86 qui supportent le plon geur Pl pour l'introduire dans l'ébauche. Comme décrit, le manchon S1 a été engagé sur la tête de l'ébauche pour enserrer celle-ci pendant le poinçonnage et en faisant interve nir l'air comprimé admis en A. A la fin de l'avancement, les organes occupent la position montrée à la fig. 19, et à ce moment la partie 130 chu contour de la came Cl est venue en regard du galet 121, cette partie 130 étant concentrique à l'arbre 110.
Par conséquent, si le plongeur 91 a une longueur convenable et si un léger jeu existe, de préférence, entre les organes, on obtient par la rotation de bre 110 dans le sens de la flèche que le plon geur 91 conserve la même position par rap port à la matrice et ainsi la position du poin çon n'est pas modifiée. A la fig. 20, on montre la position des organes. après qu'une partie de la course de recul a eu lieu et juste avant le moment, oix le dégagement du poinçon hors de l'ébauche commence. La partie concentrique 130 de la came Cl est sur le point de quitter le galet 121, et le manchon 80 se déplace avec le coulisseau et vient en contact avec le re bord 84 du manchon<B>SI,</B> qui enserre l'ébau che.
De cette manière. le coulisseau dégage le manchon<B>SI</B> de l'ébauche et celle-ci cesse d'être enserrée. En même temps, la par tie concentrique<B>130</B> de la came maintient le plongeur 91 et le poinçon Pl dans la même position par rapport à la matrice pour rete nir l'ébauche dans celle-ci pendant que le manchon<B>SI</B> est dégagé de la tête de l'ébau che. Pendant cette partie de la course de recul, la face interne du manchon<B>SI</B> est ve nue en contact avec les extrémités dépassantes des cames d'écartement 100 (fig. 20).
Quand la course de recul du coulisseau se poursuit, on obtient le maintien de l'ébauche dans la matrice pendant le dégagement. du poinçon hors de l'ébauche.
A la fig. 21, la partie en retrait. 131 de la came Cl passe sous le galet 121 du bras F et permet. à celui-ci de s'incliner progressive- ment vers la gauche. De même, le contact. du manchon<B>SI</B> avec les cames 100 fait agir cel les-ci sur le plongeur 86, commandé par l'en semble de ces cames, de sorte que le sens de la pression exercée par 1e coulisseau est. inversé, et cette pression agit sur le rebord 95 du manchon arracheur 94. En d'autres termes, le manchon 94 est sollicité vers la droite alors que le poinçon Pl et les plongeurs 86 et 87 le sont vers la gauche par des forces opposées.
Dans ces conditions, le dispositif fonctionne pendant cette phase, de manière à faire re culer le poinçon en concordance avec le profil de la came Cl pendant que le mécanisme arracheur maintient l'ébauche fermement dans la matrice. Finalement, le manchon<B>SI</B> vient en contact avec le plongeur 86 du poinçon Pl et avec l'épaulement 95 du manchon arra cheur 94, de sorte que le poinçon et le man chon sont écartés tous deux de la matrice. On voit à la fig. 22, lorsque le coulisseau a reculé complètement, que le bras F est écarté de la surface en forme de came 133 du coulisseau à l'aide du galet 127 qui roule sur la surface en forme de came 128 de celui-ci (fig. 21) et que l'ébauche 05 est expulsée hors de la matrice par le doigt K4.
Quand le coulisseau se déplace dans l'autre sens, le bras F se redresse et son galet 121 vient s'enga ger sur la came Cl et le bras s'intercale à nouveau entre cette came et le plongeur 91 et l'opération ci-dessus décrite est terminée. Avec le dispositif tel que décrit, le plongeur 91 ou le manchon arracheur 94 peut être rac courci un peu pour procurer un jeu suffisant quand l'article à travailler a une longueur excessive, ou la came Cl peut avoir des tolé rances telles que l'on obtienne le même effet.
Néanmoins, quand le coulisseau entêteur re cule, la réaction équilibrée des cames 100 sur le manchon arracheur et sur le plongeur 86 absorbe sans tarder tous les jeux qui peuvent exister, de sorte que l'ébauche est maintenue fermement dans la matrice pendant que le poinçon Pl est dégagé hors de l'ébauche.
Les fig. 23 à 26 montrent en détail l'outil et la matrice qui peuvent être utilisés de pair avec l'un ou l'autre des mécanismes arra cheurs décrits plus haut. Dans le manchon enserreur S1 est ménagée une cavité conique 93n qui, pour la position montrée, entoure la tête de l'ébauche 04l. A la fig. 23, les organes sont montrés dans la position qu'ils occupent peu avant le début du poinçonnage, et l'on voit qu'un intervalle conique T existe entre la tête de l'ébauche et le manchon. Quand le poinçon avance pour creuser la tête (fig. 24), le métal se déforme d'abord radialement et remplit l'intervalle conique T jusqu'à ce que le métal vienne en contact avec la paroi du manchon, comme visible dans cette fig. 24.
Quand le poinçon Tl continue à avancer, on obtient l'extrusion du métal de l'ébauche dans une direction opposée à celle du mouve ment du poinçon. Si le manchon S1 était ev- lindrique, il se produirait une abrasion et une usure de la matrice et du poinçon par le re foulement du métal ait contact des parois de ceux-ci. Par contre, quand cette partie de la paroi est conique, comme montré clans les fig. 23 à 26, on obtient au début de l'extru sion que le métal s'écoule vers la gauche de ces figures et s'écarte continuellement de la face interne du manchon pour la raison que le diamètre du débouché, vers lequel le métal reflue, augmente progressivement.
La fig. 26 montre, à plus grande échelle, une partie du dispositif, ainsi que les états du métal de l'ébauche tels qu'ils se présentent à la fig. 24 et à la fig. 25 (quand le poinçon nage est terminé), ces états se produisant si multanément. On voit qu'un point donné et quelconque de l'ébauche, par exemple le point <I>Y</I>, se déplace pour ainsi dire axialement pen dant l'extrusion, comme indiqué par la droite x-x. Par conséquent, immédiatement après que le poinçon a atteint la position de la fig. 24, chaque point. de l'ébauche qui aupara vant était en contact.
avec la paroi du man chon, s'écarte de lui-même de celui-ci et reste éloigné dudit manchon. De toute façon. le mé tal n'exerce pas un grand effort. sur celui-ci. Bien que le métal ait. une tendance à s'écarter de lui-même de la paroi du manchon, celui-ci n'exerce pas un effet. de retenue sur le métal dans le cas où un fluage radial et fortuit se produit, car le métal tend alors à. se libérer de lui-même du manchon pendant que l'extru sion continue. La. conicité est très faible, et. celle montrée au dessin est un peu exagérée. de sorte que la forme du contour de la tête creuse de l'ébauche ne s'écarte pas sensible ment de la forme cylindrique.
Quand le man chon<B>SI</B> recule et se dégage de l'ébauche, il agit comme tune matrice et étire la tête de ma nière à lui donner une forme cylindrique, le diamètre du cylindre correspondant au dia mètre minimum de l'alésage du manchon. Toutes ces particularités sont avantageuses non seulement du point de vue de la durée d'usage de l'outil, mais également de celui de la réduction du travail à froid de l'ébauche.
La manière dont. les organes, montrés à la fig. 7, sont assemblés peut être modifiée, le genre de montage indiqué dans cette figure étant donné uniquement à. titre d'exemple d'un dispositif pour lequel l'usinage et l'assemblage des différents organes sont com modes. La forme des cames qui coopèrent avec le mécanisme arracheur peut être mo difiée, la condition importante à remplir étant que le mécanisme arracheur doit occuper une position appropriée au bout de sa course d'avancement et que le recul du mécanisme arracheur se fasse après que le manchon lui- ménme a reculé.
L'expression travail à froid doit être comprise dans son sens usuel, c'est-à-dire conmme étant un travail qui se fait à une tem pérature inférieure à celle à laquelle se pro duit une croissance rapide des grains du mé tal ou une recristallisation. Le procédé objet de l'invention est particulièrement avantageux et utile dans la zone des températures infé rieures pour le travail à froid, car à ces tem pératures, qui peuvent atteindre 200 à 260 , on évite les difficultés résultant de la forma tion de bavures, d'un coincement des pièces dans les matrices et d'un retrait du métal, alors que le problème du dégagement net de l'ébauche est ainsi résolu d'une manière plus avantageuse.
La machine a été décrite en adoptant, à titre d'exemple, la fabrication d'une ébauche pour obtenir une vis à tête creuse, mais il est évident que le procédé et la machine décrits, dans lesquels on laisse subsister autour de la tête de l'ébauche un intervalle libre et de Corme appropriée pendant que l'on procède au poinçonnage, peuvent être appliqués à tout autre objet qui doit être creusé ou percé, par exemple à un écrou ou organe analogue.
Manufacturing process for hollow objects. The present invention has to polish a process for manufacturing hollow objects, in particular objects with a socket head.
The method according to the invention is characterized in that a blank is subjected to an extrusion to form a tail, of reduced cross section, and a part intended to form a head, in that this last polo part is deformed. obtain a shorter head and larger cross section, and that said cold head is hollowed out using a tool.
The accompanying drawing illustrates, by way of example, several implementations of the process which is the subject of the invention.
Figs. 1 and 2 show, by axial sections, two phases called work carried out by a first die, after the blank has been cut from a rod by a shearing mechanism. Fig. 1 shows the blank protruding and placed opposite the die, then due to FIG. 2 shows the blank shaped by the first tool.
Fig. 3 shows the blank obtained at the exit of the first die.
Figs. 4 and 5 show, by axial sections, the work carried out by a second die, FIG. 4 showing the blank, emerging from the first die and placed opposite this second die, and fiag 5 shows the header completed in the second die.
Fig. 6 shows the blank obtained at the exit of this second die. Fig. 7 shows, on a larger scale and in section, an assembly consisting of a gripping sleeve, a punch and a stripping member, this assembly being attached to a third die. This fig. 7 also shows the initial phases of the final work obtained in this matrix.
Fig. 8 shows, in section with parts broken away, a part of a stopping mechanism, in order to show how a stopping member is retained by a fixed cam while a stopping slide is driven by a reciprocating movement.
Figs. 9 and 9a show, respectively. in elevation and in cross section along 91-9r2 of FIG. 9, the active end of the punch used to obtain a socket head screw with a hexagonal socket.
Fig. 10 shows, similarly to FIG. 7, the end of the punching obtained using the third die.
Fig. 11 shows, similarly, said assembly when the stubborn slide moves back when a sleeve has been released from the stubborn object and when the mechanism is about to release the punch from the cavity it has dug .
Fig. 12 shows, similarly, said assembly at the moment when the punch is, so to speak, completely disengaged from the blank.
Figs. 13, 14 and 15 show a variant for the die by means of which part of the head is formed in the die itself.
Figs. 16 to 26 show another embodiment of the stripper mechanism and a variant of the punch and die mechanism.
Figs. 16 to 18 show respectively in longitudinal section, in transverse section and in plan with parts broken away, certain parts of the die-forging and stripping mechanism.
Figs. 19 to 22 show, in schematic longitudinal section, a simplified mechanism of the punch and the die, this mechanism being housed in the header slide, as well as the cam control of the pulling member. Fig. 19 also shows the mechanism at the end of the punching, fig. 20 the gripping sleeve when it is released from the blank, FIG. 21 the punch withdrawn from the blank and fig. 22 the entrainer slide in its separated position.
Figs. 23 to 26 show, in section and on a larger scale, the cooperation between the gripping sleeve and the blank during punching.
Fig. 23 shows the punch when it comes into contact with the blank.
Fig. 24 shows the punch engaged in part in the blank and at the moment when the side face of the latter has come into contact with the side wall of the clamping sleeve.
Fig. 25 shows the blank when punching is complete.
Fig. 26 shows, on an even larger scale, part of FIG. 25 to indicate the flow of the metal.
In fig. 1, the sheared blank O1 is placed opposite the first die Dl. The ma chine for the implementation of the process consists of a shear and a transfer mechanism to cut the blank and bring it to the desired location.
As these devices can be constructed in any suitable manner and as they are known, they have not been shown and described in detail. The die Dl, following a preferred embodiment, comprises a cylindrical passage 1 of smaller cross section than that of the blank O1, this passage being able to be connected by one conical connector 2 to a circular cavity 3 of the die and whose diameter is approximately equal to that of the blank O1. The tool T1 has a notch 4 having the same section as the cavity 3 of the die, and the external face of this tool can be chamfered, as shown at 5, to reduce its size.
After the blank O1 has been brought opposite the die Dl by the mechanism (the transfer, the tool Tl advances, as shown in fig. 2, to push the blank into the step 1, of reduced section , of the die to form the tail 7 by extrusion. The part 6 of the blank forms a head which, while having a diameter larger than that of the tail 7, only undergoes cold work which is reduced. or even zero.
At the end of this operation and during the retraction of the die and the tool, an expelling member K 1 intervenes at a time suitably chosen to eject the blank 02 out of the die Dl, so that this blank can be collected. by a transfer mechanism brought opposite the matrix bed.
Fig. 3 shows the blank 0., obtained at. the exit of the. first matrix.
In fig. 4, the blank 02 is opposite the die D2 in which is formed a cylindrical passage 10 which receives the expelling punch K2 and whose diameter is the same as that of the tail 7 of the blank. The matrix also comprises a conical cavity 11 extended by a cylindrical part 11a of short length and which shapes the head.
Tool T2 can be made in such a way that it can serve as a housing for a die-forging block 13, made of hardened metal and in which a notch can be formed comprising a frustoconical wall 14 and a generally spherical bottom 15.
Fig. 5 shows that when the tool <I> T2 has </I> pushed the blank into the die D: ,,, the tail 7 is not. so to speak not affected, but that the metal which previously formed the head 6 of the blank 02, is. deformed so as to fill the cavity of the matrix. A thus obtains a blank O3 whose head comprises a frustoconical part 16, a cylindrical part 17, another frustoconical part 18 and a rounded end face 19.
As this operation corresponds to the first cold work of the head of the blank and like this head, obtained by the operation illustrated in FIG. 5, is conical and does not have a much larger diameter than that of the unworked head 6 of the O2 blank, the metal is not subjected to any considerable cold work, so it is still in a relatively ductile state to undergo the punching which will follow.
Fig. 6 shows the blank 03 obtained at the exit of the second die.
Before continuing with the description of the cycle of operations carried out, reference is made to FIG. 7 to describe the mechanism relating to the third matrix. A header slide 11, which can slide in the usual manner and in a reciprocating motion on the frame to approach and move away from the control block D3, comprises an annular boss 20 for supporting the tool, which boss is in which is provided a bore 21 to receive a sleeve chon S that can slide in a guide sleeve 22 wedged in 23 clans the bos sage 20. A flange 24 provided at the rear end of the sleeve S prevents release (the latter towards the front after the assembly of these different parts.
A punch P and a stripper sleeve 32 are housed in the sleeve S and are held in the latter by a plug 25 engaged in the bore 21 of the boss 20. The plug 25 has a cylindrical extension 26 on which the sleeve S can. , slide through a bore 27. Two plungers nested one inside the other, 28 and 29, are engaged on a head 30 of the punch P, and this assembly, as well as the stripping sleeve 32, are housed in the bore 27 of the sleeve S. The active and hexagonal end 31 of the punch is shown in detail in figs. 9 and 9a.
The sleeve S has a bore 33 whose diameter is equal to that of the head of the part that is to be obtained. Like the stripper sleeve 32 smooth neck in the bore 33, this sleeve also has an outside diameter of the same size. The front end <I> 3 </I> 2 <I> a </I> of the sleeve 32 can come into contact with the head of the blank, and this contact is maintained by the mechanism described below .
The rear part of the sleeve 32 comprises a flange 34 on which several rods 3s bear; these rods pass through holes made in the plungers 28 and 29 of the punch and are made integral with all ma; suitable niece of a plunger 37. A protrusion 38 of plunger 37 has a rounded head 39 to cooperate with the active face 40 of a cam G 'mounted on a pin 41 journalled in the header slider. Cam C is controlled as described below. In the slide, a housing 42 is provided to receive the cam C.
A wedge W is disposed so as to hold the plug 25 in a suitable position. It is customary to involve a threaded rod (not shown) parallel to the axis of the stopper 25, to act on the front face thereof, so that its location can be properly adjusted at the same time as that of the corner W. The lateral face 43 of the corner bears on an adjacent inclined face 44 of the slot 42.
Fig. 8 represents the. command of the pulling sleeve 32. In this figure, the gripping sleeve S is not cut and the extension 38 of the plunger 37 is in contact with the active face of the cam C.
Cam C is actuated by a pusher 51 which bears on a heel 52 of this cam. The pusher passes through a hole 53 made in the slide, and its upper end 54 is in contact with the end 55 of a lever L articulated at 56 to a support 57 mounted on the slide so that this lever moves with said lever. slide. The other end of the lever L carries a roller 58 which co-operates with a cam 59 mounted on a fixed part 60 of the machine. In fig. 8, the bucket slurry is shown in its forward position, and when it moves back, the roller 58 engages a ramp 61 of the cam 59 to force the pusher 51 downwards, which turns the cam C to move the plunger 37 to the right of FIG. 8.
We see in fig. 7 that the sleeve 32 is thus pushed also to the right. It is possible to give the cam C a shape such that when the slide moves back over a determined distance, the sleeve 32 advances by an equal length, so that in reality the puller sleeve remains stationary relative to the die.
Figs. 9 and 9a show one example of a punch used to obtain a cavity, of hexagonal section, in the head of the screw. It has been found that when the hexagonal part 31 of the punch is extended by a hexagonal part 31a, slightly larger in diameter, the release of the punch is facilitated. The tapered end 31b of the punch facilitates entry of the punch during punching. Obviously, the shape of the punch can be changed to give the cavity the desired shape.
The blank 03, shown at fi, g. 6 and whose head has only been subjected to a shaping operation to give it the preferred shape, is brought by the transfer mechanism facing the die D3 of FIG. 7. When the slide head advances, the free end of the punch comes into contact with the head of the blank O3 and pushes the tail 7 into the axial passage of the die D3. The punch D is introduced into the blank che by the contact of the plunger 28 with the extension 26 of the support plug 25.
In fig. 7, the punch has just introduced the blank 03 into the die D3, but has not yet entered the head of the blank O3 to form the cavity therein. It is also seen in FIG. 7 that the sleeve S has advanced so that its bore 33 surrounds the head of the blank, and it is important to note that due to the conical shape of the head, a gap V remains between this head and the wall of the bore 33. An advantageous means of advancing the sleeve S to the position shown in FIG. 7 consists in opening a compressed air inlet behind the rim 24 chi sleeve, so that by opening the air distributor at a suitable moment, the air pressure can advance the sleeve S.
The cam C and the control of the stripper sleeve 32 are such that when the slide advances to the position of FIG. 7, the cam C can be moved to the left by the reaction of the handle 32 and the plunger 37 on the head of the blank O3. The ramp 61 of the cam 59 (fig. 8) is such that play remains constantly for the pusher 51, so that the camne C can be easily moved to the left, as described.
Fig. 10 shows the end of punching, the slide having fully advanced. The part 31 of the punch has formed a cavity in the head of the blank, resulting in the final blank 0.1. The punching has link without extrusion or creep cry back of the metal and without serious wear, because the metal can extend in the gap V formed between the conical head and the sleeve S (fig. 7).
The pick-up sleeve 32 continued to move back relative to the slider during the end of the advancement of the punch, and the cam 59 is. arranged, preferably, so that at the end of this advancement, there is still play between the end of the stripping sleeve and the stubborn blank.
Fig. 11 shows the start of the slide backward towards the left of this figure. When the slide recoil begins, the punch a. a tendency to. release the blank from the die, but as soon as the slight gap between the head of the blank and the end of the sleeve 32 is absorbed, the blank can phis advance. When the recoil continues, the fixed carne 59 intervenes to push back, using the lever L and. of the pusher 51, the cam C to the right, so that the sleeve 32 remains practically stationary relative to the die.
In the position of the fi-. 11, a rear part of the guide sleeve 22 has come into contact with the rim 24- of the tear-off sleeve S and has moved the latter away from the head of the blank. The supply of compressed air can be interrupted at the end of the stroke. 7A shoulder 33a of the sleeve S is brought into contact with the plungers 28 and 2'9 which surround the head 30 of the plunger P '. When the slider continues to move back beyond the position of fig. 11, the punch P is released from the hollowed blank.
Since the sleeve S no longer surrounds the head, the latter may expand slightly when the end of the punch is released, so that abrasion and wear of the tool are minimized.
In fig. 12, the slider has retreated further to the point where the end of the punch P is about to leave the blank. The fixed cam 59 continues to force the cam C to the right to hold the stripper sleeve 32 against the head of the blank, so that the punch can be released without the blank coming out of the die. At this time, the sleeve S is clearly separated from the head of the blank.
Immediately after the position shown in fig. 12 is reached, the punch is completely disengaged from the blank, and a subsequent retraction of the slide causes the puller sleeve 32 to move back with it for the reason that the roller 58 chu lever L has engaged on the horizontal raised part 61a of the cam 59, (the so that the sleeve 32 now becomes fixed relative to the slide instead of being so relative to the die. The slide can clearly move the stripping sleeve 32 from the blank O4, so that An expelling finger K3 can release the blank from the die D3 at the appropriate time.
The blank O4 falls on an inclined plane and is collected by a transfer mechanism depending on the construction of the machine and the machining operations that the blank must still undergo.
It will be appreciated that the invention makes it possible to obtain a metal object with a hollow head with a minimum cold stress of the metal and so that the dies and tools undergo very low wear and are not subjected to any effect of abrasion or extrusion from the metal of the blank. Starting from a blank such as that of FIG. 3, and then forming a blank with a conical head, so that a gap V remains available during punching, cold flow of the metal and wear of the dies can be minimized.
Although the head has been shaped in such a way that it is exactly gripped and formed by the sleeve S, the latter can. be released easily. to allow a slight extension of the blank at the head during the release of the punch. Examination of fig. 7 and the like shows that the punch is centered relative to the bore 33 of the sleeve S, and since this surrounds the head of the finished blank, the end of the punch must necessarily be centered relative to the metal which constitutes the head of the blank. This centering reduces any tendency for the metal to exert lateral pressure on the punch which could cause it to break.
Figs. 13 to 15 show a slight variation in which part of the head is formed by the die and, for this purpose, the latter comprises a notch 70 which is not deep enough for its edge to surround an appreciable part of the die. the hollow part of the head. When the sleeve S is removed, the free end of the stubborn blank can expand pouf: facilitate the release of the punch, as described above.
This variant has this other feature that the pressure, due to the punching, and which is exerted on the head, tends to push the metal against the walls of the notch 70 of the die and this results, even when the sleeve S has moved back , that the die D4 tends to grip the blank strongly and allows easy release of the punch. We could, under these conditions, remove the stripper sleeve and its cam mechanism and rely solely on the gripping of the die to retain the blank therein until it is expelled by the plunger. K3.
We see in fig. 14 and 15 that the notch 70 can be given a tapered edge to increase the grip. Easy flow of the metal, to pass from the conical head (Fig. 7) to the cylindrical head (Fig. 13) is facilitated if aeration passages 71 and 72 are provided in the die. These passages are not necessary in the first embodiment (the machine, because the gap existing between the sleeve S and the die allows the escape of air or any other fluid. where a notch is provided in the matrix, it may be desirable to use these passages.
These are so small that only a small part of the blank is deformed when entering them. It is also possible to give the outlets of the wise steps 71 and 72 dimensions such that small bosses are formed on the external face of the head of the blank, which can be advantageous in certain cases, since these bosses can be used. to increase the gripping effect exerted by a mandrel on the head of the work during subsequent operations, for example when executing a thread on the tail of the blank.
For the pulling mechanism, described above, it is necessary to provide play in the plunger control to prevent damage to the mechanism. For example, if the position of the cam C is not adjusted exactly or if the head of the blank is too long, it may happen that the sleeve 32 is pushed back against the blank, which can damage or deform the sleeve and / or the blank.
The embodiment shown in fig. 16-18 differs somewhat from the previous one in that all that can happen, in the case shown, is for the punch to be engaged a little deeper into the blank than normal, which would subject the organs to stress. relatively low stresses.
Figs. 16-18 show some details of the stripper mechanism, the slide H2 carrying the tool T2 and the sleeve S2 acting as part of the die during punching. The die D4 has an ordinary expelling finger K4, and the blank O5 is shown in FIG. 16 as it is after being punched. The sleeve S2 is hand held in the slide by a sleeve 80 and a key 81 or the like. The sleeve S2 is housed exactly in the bore 82 of the sleeve 80. The sleeve S2 carries a flange 84 at the rear which retains it in the slider and intervenes to move the sleeve back when said flange comes in. contact with the slide.
The sleeve S2 comprises a random 85 in which all of the plungers 86 and 87 of the punch can slide. A sealing ring 87a prevents leakage of the compressed air admitted through the inlet A to advance the sleeve S2, as described above. The plungers 86 and 87 cooperate with the punch P1 by acting on the head 88 thereof. A block 89, integral with the slide, is in contact with the plunger 87 to re-press the punch into the blank when the slide advances. The block 89 is bored at 9) 0 to receive the plunger 91 of the stripping mechanism which operates during the retraction of the punch. A cam F is placed on the path of the plunger 91 and intervenes for tearing off in the manner described below.
The stripper sleeve 94 corresponds to the sleeve 32 described above, but it operates in a different manner. It surrounds the plunger Pr1 and its rear end carries a flange 95. The sleeve 94 can be moved outwards by two plungers 96 which act on the flange 95 and which are subjected to the action of springs housed in the blocks 86 and 87.
To maintain, at the same time, the pulling sleeve 94 against the head of the blank and to release the punch Pr without key, the latter after the sleeve S. has been removed, we have. use of two cams 100 housed in suitable notches 99 of the block 86 (fi ;. 17i. This then acts as a shoulder, oriented towards the blank, to receive the thrust of the cams 100.
These are held in place by friction and by <the balls 101 subjected to the action of springs 102 which bear on threaded plugs 103. The cams act as spacers when the slide acts on them by tensioning. with gap #, i- stripper sleeve 94 and block 86, as described below.
The operation of the pulling mechanism is explained with the aid of figs. 19 to 22 in which the constitution of the header slide and the pulling mechanism has been reduced to its essential elements, with the intervention of a cam Cl which controls this operation. The slider Hl can move horizontally in one direction and in the other in the frame of the machine. A control shaft 110 carries the cam C1, and a crank button 111 drives a link 112 which actuates the slide by being articulated to it at 113 (FIG. 19).
The plunger 91 co operates with an arm F which is articulated at 120 to the frame and which carries a roller 121 rolling around the periphery of the cam Cl. To maintain contact between the roller 121 and the cam C1 during the pulling out, one uses a spring 124 acting on a nut 126 screwed onto a tiuge 123 which is articulated at 122 to the arm F. This spring 124 is supported on the bottom of a box 125 fixed to the frame. The shaft 110 rotates in the direction of the arrow, and the cam Cl wedges a part 130 concentric with the axis of this shaft 110, as well as parts 131 and 132 which are closer to this axis.
In order to control the arm F during the recoil of the slider, a roller 127 mounted on this arm and which is pushed towards a cam-shaped surface 128 of the slider is used.
When the slide completes its forward stroke, the block 89 comes into contact with the plungers 87 and 86 which support the plunger P1 to introduce it into the blank. As described, the sleeve S1 has been engaged on the head of the blank to clamp the latter during punching and by bringing in the compressed air admitted at A. At the end of the advance, the members occupy the position shown in fig. 19, and at this moment the part 130 chu contour of the cam C1 came opposite the roller 121, this part 130 being concentric with the shaft 110.
Consequently, if the plunger 91 has a suitable length and if a slight clearance exists, preferably between the members, it is obtained by the rotation of bre 110 in the direction of the arrow that the plunger 91 maintains the same position relative to the other. port to the die and thus the position of the punch is not modified. In fig. 20, the position of the organs is shown. after part of the recoil stroke has taken place and just before the time, the release of the punch from the blank begins. The concentric portion 130 of the cam C1 is about to leave the roller 121, and the sleeve 80 moves with the slide and comes into contact with the r edge 84 of the sleeve <B> SI, </B> which surrounds the 'draft.
In this way. the slide releases the sleeve <B> SI </B> from the blank and the latter ceases to be clamped. At the same time, the concentric <B> 130 </B> part of the cam maintains the plunger 91 and the punch P1 in the same position with respect to the die to retain the blank therein while the sleeve <B> SI </B> is released from the head of the blank. During this part of the recoil stroke, the internal face of the <B> SI </B> sleeve comes into contact with the projecting ends of the distance cams 100 (fig. 20).
When the recoil stroke of the slide continues, the blank is maintained in the die during disengagement. of the punch out of the blank.
In fig. 21, the recessed part. 131 of the cam Cl passes under the roller 121 of the arm F and allows. it is up to him to gradually tilt to the left. Likewise, contact. of the sleeve <B> SI </B> with the cams 100 causes the latter to act on the plunger 86, controlled by the set of these cams, so that the direction of the pressure exerted by the slide is. inverted, and this pressure acts on the rim 95 of the stripper sleeve 94. In other words, the sleeve 94 is biased towards the right while the punch P1 and the plungers 86 and 87 are biased towards the left by opposing forces.
Under these conditions, the device operates during this phase, so as to cause the punch to move back in accordance with the profile of the cam C1 while the stripping mechanism holds the blank firmly in the die. Finally, the sleeve <B> SI </B> comes into contact with the plunger 86 of the punch P1 and with the shoulder 95 of the puller sleeve 94, so that the punch and the sleeve are both separated from the die. . We see in fig. 22, when the slider has fully retracted, that the arm F is moved away from the cam-shaped surface 133 of the slider by means of the roller 127 which rolls on the cam-shaped surface 128 thereof (fig. 21 ) and that the blank 05 is expelled from the die by the finger K4.
When the slide moves in the other direction, the arm F stands up and its roller 121 engages on the cam Cl and the arm is inserted again between this cam and the plunger 91 and the operation below. above described is completed. With the device as described, the plunger 91 or the stripper sleeve 94 may be shortened a little to provide sufficient clearance when the article to be worked has excessive length, or the cam C1 may have tolerances such as the same effect is obtained.
However, when the header slide backs up, the balanced reaction of the cams 100 on the stripper sleeve and on the plunger 86 promptly absorb any play that may exist, so that the blank is held firmly in the die while the punch Pl is released from the blank.
Figs. 23 to 26 show in detail the tool and the die which can be used in conjunction with either of the pulling mechanisms described above. In the gripping sleeve S1 is formed a conical cavity 93n which, for the position shown, surrounds the head of the blank 04l. In fig. 23, the members are shown in the position they occupy shortly before the start of punching, and it can be seen that a conical gap T exists between the head of the blank and the sleeve. As the punch moves forward to hollow out the head (fig. 24), the metal first deforms radially and fills the conical gap T until the metal comes into contact with the wall of the sleeve, as shown in this fig. . 24.
When the punch T1 continues to advance, the metal is extruded from the blank in a direction opposite to that of the movement of the punch. If the sleeve S1 were cylindrical, there would be abrasion and wear of the die and the punch by the backflow of the metal in contact with the walls thereof. On the other hand, when this part of the wall is conical, as shown in FIGS. 23 to 26, at the start of extrusion, the metal flows to the left of these figures and continuously moves away from the internal face of the sleeve for the reason that the diameter of the outlet, towards which the metal flows back , gradually increases.
Fig. 26 shows, on a larger scale, part of the device, as well as the states of the metal of the blank as they appear in FIG. 24 and in fig. 25 (when the swimming punch is over), these states occurring so multaneously. It can be seen that a given and arbitrary point of the blank, for example the point <I> Y </I>, moves, so to speak, axially during the extrusion, as indicated by the line x-x. Therefore, immediately after the punch has reached the position of FIG. 24, each point. of the blank which previously was in contact.
with the wall of the sleeve chon, separates itself from the latter and remains away from said sleeve. Anyway. the metal does not exert a great effort. on this one. Although the metal has. a tendency to deviate from itself from the wall of the sleeve, the latter has no effect. retention on the metal in the event that fortuitous radial creep occurs, as the metal then tends to. release itself from the sleeve while extrusion continues. The taper is very low, and. that shown in the drawing is a little exaggerated. so that the shape of the outline of the socket head of the blank does not significantly deviate from the cylindrical shape.
When the <B> SI </B> handle moves back and disengages from the blank, it acts as a die and stretches the head to give it a cylindrical shape, the diameter of the cylinder corresponding to the minimum diameter of the sleeve bore. All these features are advantageous not only from the point of view of the service life of the tool, but also from that of reducing the cold working of the blank.
The way in which. the organs, shown in fig. 7, are assembled can be changed, the kind of assembly shown in this figure being given only to. as an example of a device for which the machining and assembly of the various members are com modes. The shape of the cams which cooperate with the stripper mechanism can be changed, the important condition to be fulfilled being that the stripper mechanism must occupy an appropriate position at the end of its advance stroke and that the pullback mechanism is retracted after the sleeve itself has retracted.
The expression cold work is to be understood in its usual sense, that is to say as work which is carried out at a temperature lower than that at which rapid growth of the grains of the metal or a recrystallization. The process which is the subject of the invention is particularly advantageous and useful in the zone of lower temperatures for cold working, because at these temperatures, which can reach 200 to 260, the difficulties resulting from the formation of burrs are avoided, jamming of the parts in the dies and shrinkage of the metal, while the problem of the net clearance of the blank is thus solved in a more advantageous manner.
The machine has been described by adopting, by way of example, the manufacture of a blank to obtain a socket head screw, but it is obvious that the method and the machine described, in which one allows to remain around the head of blank a free interval and of appropriate Corme while the punching is being carried out, can be applied to any other object which is to be hollowed out or drilled, for example to a nut or the like.