Machine pour la fabrication, à froid, de pièces métalliques creuses La présente invention a pour objet une machine pour 1a fabrication, à froid, de pièces métalliques creuses, notamment de boulons à. tête creuse à partir de fils tronçonnés, desti nées à former chacun une ébauche.
Cette ma chine comprend une entêteuse travaillant à froid, un bâti et un coulisseau qui peut être déplacé suivant un mouvement alternatif par rapport. audit bâti, caractérisée en ce que ledit coulisseau supporte un outil et coopère avec une matrice, l'outil étant, constitué par un manchon et un poinçon coaxiaux, par des moyens pour déplacer le manchon par rapport à la matrice en vue d'entourer une partie d'une ébauche entêtée,
par des moyens pour déplacer 1e poinçon par rapport au manchon dans le but de creuser partiellement et à froid ladite partie et pour refouler le métal de cette partie par fluage le long de la paroi dudit manchon et par des moyens pour retenir l'ébauche au contact de la matrice et des moyens pour écarter le manchon de ladite ébauche.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la ma chine objet de 1-'invention ainsi que des va riantes.
Les fil". 1. et 2 montrent, en coupe axiale, le travail effectué par une première matrice. La fig. 1. montre une ébauche cisaillée et pla- eée en regard d'une matrice, alors que la fig. 2 montre l'ébauche façonnée par la pre mière matrice. La fig. 3 montre l'ébauche obtenue à la sortie de la première matrice.
Les fig. 4 et 5 montrent, en coupe axiale, le travail effectué par une deuxième matrice, la fi-. -1 montrant l'ébauche sortant de la pre mière matrice et placée en regard de la deuxième, et la fig. 5 montre l'entêtage achevé dans la deuxième matrice.
La fil. 6 montre l'ébauche obtenue à la sortie de cette deuxième matrice.
La fig. 7 montre, à plus grande échelle et en coupe, une partie de la machine compre- riant une troisième matrice, cette figure mon tre les phases initiales du travail final obtenu dans cette matrice.
La fig. 8 montre, en coupe (parties arra chées), une partie du mécanisme entêteur. Les fig. 9 et 9' montrent, respectivement en élévation et en coupe transversale selon 9A-9A fig. 9, l'extrémité active du poinçon utilisé pour obtenir une vis à tête creuse avec cavité hexagonale.
La fig 10 est une figure analogue à la fi-. 7, montrant la fin du poinçonnage obtenu à l'aide de la troisième matrice.
La fig. 11 est une figure analogue à. la fig. 7, montrant la phase pendant laquelle le coulisseau entêteur recule au moment où le manchon a été dégagé hors de l'objet entêté et au moment où le mécanisme est sur le point. de dégager le poinçon hors de la cavité qu'il a creusée. La fig. 12 est une figure analogue à la fig. 7, illustrant le moment où le poinçon est. pour ainsi dire dégagé complètement hors de l'ébauche.
Les fig. 13, 1.1 et 15 montrent une variante de matrice à l'aide de laquelle une partie de la tête est formée dans la matrice elle-même.
Les fig. 16 à 26 montrent. des variantes de mécanisme.
Les fig. 16 à 18 montrent, respectivement en coupe longitudinale, en coupe transversale et en plan (parties arrachées), certaines par ties d'un mécanisme de matriçage et d'arra chage.
Les fig. 19 à 22 montrent, en coupe longi tudinale, un mécanisme simplifié destiné à actionner le poinçon et la matrice. La fig. 19 montre le mécanisme à la fin du poinçon nage, la fig. 20 montre un manchon enser- reur quand il est dégagé hors de l'ébauche, la fig. 21 montre le poinçon retiré hors de l'ébauche et la fig. 22 un coulisseau entêteur.
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 va venir en contact avec l'ébauche.
La fig. 24 montre le poinçon engagé en partie dans l'ébauche 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 est une suie partielle, à une échelle encore plus grande, de la fig. 25 pour indiquer le fluage du métal.
La machine représentée sur le dessin com prend une cisaille et un mécanisme de trans fert pour découper l'ébauche et l'amener à l'endroit voulu.
Comme ces mécanismes peuvent être cons titués d'une manière appropriée quelconque et comme ils sont bien connus, ils n'ont pas été montrés et décrits en détail. Sur la fig. 1, l'ébauche cisaillée 01 se trouve en regard de la première matrice Dl.
La matrice D1 com porte un passage cylindrique 1. de section transversale plus petite que celle de l'ébauche 01, ce passage étant relié par un raccord co nique 2 à une chambre circulaire 3 de la ma trice et dont le diamètre est égal à celui de l'ébauche 01. L n outil Tl comprend une ca vité 4 a@-ant. la. même section que la chambre 3, la face externe dudit outil étant cllanfrei- liée, comme montré en 5. pour réduire son encombrement.
Après que l'ébaitclle 01 a été amenée en regard de la matrice D1 par un inécanistne de transfert, l'outil Tl avance, comme montré sur la fig. 2, pour refouler l'ébauelie dans le passage 1, pour former une queue 7 pal- o_ttrii- sion. La partie 6 de l'ébauche forme une tête lie subissant qu'un travail à. froid réduit.
A la fin (le cette opération et pendant le recul (le l'outil, un organe expulseur El. intervient à un moment convenablement choisi pour éjecter l'ébauche 02 hors < le la matrice Dl afin que cette ébauche puisse être recueillie par un mécanisme de transfert venu en re gard de la matrice.
La fig. 3 montre l'ébauche 02 obtenue à la. sortie de la. première matrice.
Sur la fin. 4, l'ébauche 02 se trouve cil regard d'une matrice D _ dans laquelle est ménagé un passage evlindrique 10 dans lequel travaille un poinçon expulseur 1i2 dont. le diamètre est .le même que celui de la queue 7 de l'ébauche. La, matrice comprend également une chambre conique 11. prolongée par une partie eplindrique 1.1a peu profonde destinée à façonner la tête de l'ébauche.
L'outil T2 est constitué de manière telle qull. puisse servir de logement à un bloc de matriçage 13, en métal trempé et dans lequel est ménagée une cavité comprenant une paroi tronconique 14 et un fond sphérique 15.
La fig. 5 montre que, lorsque l'outil T2 a refoulé - l'éba.uche dans la matrice D2, la queue 7 n'est. pour ainsi dire pas effeet.uée, mais que le métal, qui auparavant formait la tête 6 de l'ébauche 02, est déformé de ma nière à. remplir la chambre 1.1. de la inatricc. On obtient ainsi une ébauche 03 dont la tête comporte une partie tronconique 16!t, une partie cylindrique 17, une autre partie trou- eoniiluc 1S et une face terminale arrondie 10.
Comme cette opération correspond au premier travail à, froid de la tête de l'ébauche et comme Bette tête, obtenue par l'opération illustrée sur 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 02, le métal n'est pas soumis à un travail consi dérable à froid, de sorte qu'il est encore dans tin état relativement ductile pour subir le poinçonnage qui va suivre.
La fig. 6 montre l'ébauche 03 obtenue à la sortie de la deuxième matrice. La fig. 7 montre une partie du inéeanisine lors de l'opération de poinçonnage avec la troisième matrice.
LTn eottlisseau entêteur II, susceptible <B>de</B> coulisser suivant un mouvement alternatif sur un bâti pour se rapprocher et s'écarter de la matrice, comporte un bossage annulaire 20 dans l'axe duquel est ménagé un alésage 21 dans lequel est ajustée une douille de guidage 22 maintenue axialement en 23. Un outil comprenant un manchon en- serreur .S est ajusté de façon à pouvoir cou lisser à l'intérieur de cette douille.
Un rebord 24, à. l'extrémité arrière du manchon S, em pêche le dégagement de celui-ci vers l'avant après le montage de ces différentes pièces.
11n poinçon P et un manchon arracheur 32 sont logés dans le manchon S et. sont mainte nus dans eelui-ei par un bouchon 25 engagé dans l'alésage 21 du bossage 20. Le bouchon 25 comporte un prolongement cylindrique 26 sur lequel l'alésage 27 du manchon S peut coulisser. Un plongeur 29, emboîté dans un autre plongeur 28, est engagé sur la tête 30 du poinçon P, cet. ensemble, ainsi que le man chon arracheur 32, étant. logés dans l'alésage 27, qui comprend deux parties de diamètres différents, du manchon S.
Le manchon S com porte un alésage 33 dont. le diamètre est égal à celui de la tête de la vis que l'on veut, obtenir. lie manchon arracheur 32 est suscep tible de coulisser dans l'alésage 33, son dia mètre extérieur étant le même que celui de l'alésage 33. L'extrémité avant 32n du man chon 32 petit venir en contact avec la tête de l'ébauche et ce contact. est maintenu par le mécanisme décrit ci-après.
La. partie arrière du manchon 32 com porte un rebord 34 sur lequel plusieurs tiges 35 prennent appui, ces tiges traversant des trous 36 ménagés dans les plongeurs 28 et 29 tout en étant solidaires d'un plongeur 37. Un prolongement 38 du plongeur 37 a une tête arrondie 39 et est destiné à coopérer avec la face active 40 d'une came C montée sur un axe 41 tourillonné dans le coulisseau en- têteur. La. came C est commandée de la ma nière décrite ci-après. Dans le coulisseau est inéna#,ée une fente 42 pour recevoir la came C. Un coin W intervient pour maintenir le bou chon 25 dans sa position de travail. Le ré glage exact de sa position s'effectue au moyen d'une tige filetée parallèle à l'axe du bouchon 25 et qui coopère avec le coin W.
La face latérale 43 du coin prend appui sur une face inclinée adjacente 44 de la fente 42.
La<U>fi-.</U> 8 montre la commande du man chon arracheur 32. Sur cette figure, le man chon enserreur S n'est pas coupé, mais on re marque le prolongement 38 du plongeur 37 qui est en contact avec la face active de la came C.
la came C est actionnée par un poussoir 51 qui prend appui sur un talon 52 de cette came. Le poussoir traverse un trou 53 ménagé dans le coulisseau, et son extrémité supérieure 54 est en contact avec l'extrémité 55 d'un levier L articulé en 56 à un support 57 monté sur le coulisseau, ce levier se déplaçant avec ledit coulisseau. L'autre extrémité du levier L porte un galet 58 qui coopère avec une came 59 montée sur une partie fixe 60 de la ma chine. Sur la fig. 8, le coulisseau est montré à sa. position avancée et, quand il recule, le galet 58 s'engage sur une rampe 61 de la came 59 pour refouler le poussoir vers le bas, ce qui fait pivoter la came C pour déplacer le plongeur 37 vers la droite de la fig. 8. On voit.
sur la fi-. 7 que l'on refoule ainsi le manchon 32 également vers la, droite. On peut donner à la came C une forme telle que, lorsque le coulisseau recule, le manchon 32 avance d'une longueur égale, clé sorte que, cri réalité, le manchon arracheur reste immobile par rap port à la matrice.
Les fig. 9 et 9a montrent un exemple d'un poinçon utilisé pour obtenir une cavité, (le section hexagonale, dans la tête de la vis. On a constaté que, lorsque la partie hexagonale 31 du poinçon est prolongée par une partie hexagonale 31a, de plus grande dimension, le dégagement du poinçon en est facilité. L'extré mité conique 31b du poinçon facilite l'entrée du poinçon pendant le poinçonnage. Evideiii- ment, la. forme du poinçon peut être modifiée pour donner à. la cavité la. forme voulue.
L'ébauche 03, montrée sur la fig. 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 entêteur avance, l'extrémité libre du poinçon vient en contact avec la tête de l'ébauche 03 et refoule la queue 7 dans le passage de la matrice D3. Le poinçon est introduit dans l'ébauche par le contact du plongeur 28 avec le prolongement 26 du bouchon d'appui 25.
Sur la fig. 7, le poinçon vient. d'introduire l'ébauche 03 dans la matrice D3, niais n'a pas encore pénétré dans la tête de l'ébauche 03 pour former la cavité dans celle-ci. On voit également que le manchon S a avancé de ma nière que son alésage 33 entoure la tête de l'ébauche et il est important de noter que, par suite de la forme conique de la tête, un intervalle Z subsiste.
Une méthode avanta geuse pour faire avancer le manchon S jus qu'à la position montrée sur la fig. 7 consiste à faire déboucher une entrée d'air comprimé derrière le rebord 24 du manchon afin que, par l'ouverture du distributeur d'air à. un 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 telles que, lorsque le coulisseau avance jusqu'à la position de la fig. 7, la came C puisse être déplacée vers la gauche par la réaction du manchon 32 et du plongeur 37 sur la tête de l'ébauche 03.
La rampe 61 de la came 59 (fig. 8) est. telle qu'un jeu. subsiste constam- ment pour le poussoir 53 afin que la. came<B>C</B> 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 04. Lors du poineonnage, le métal s'en gage dans l'intervalle V formé entre la tête conique et le manchon .8 f14'. 7).
Le manchon arracheur 32 a continué à reeuler par rapport au coulisseau pendant la fin de l'avancement du poinçon, et la. came 59 est agencée, de pré férence, pour qii'à la fin de cet avancement il subsiste un jeu entre l'extrémité du man chon 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 jeu entre la tête de l'éba.iiche et l'extrémité du manchon 32 est absorbé, l'ébauche ne peut phis avancer. Quand le recul continue, la. came fixe 59 inter vient pour refouler, à l'aide du levier L et du poussoir 51, la came C vers la droite afin que le manchon 32 reste immobile par rap port à. la matrice.
La partie arrière de la. douille 22 vient ensuite en contact avec le rebord 24 chi man chon S et écarte ce dernier de la. tête de l'ébauche. L'arrivée d'air comprimé peut, être interrompue à la fin de course. Un épaulement 33a du manchon S est mis en contact avec les plongeurs 28 et 29 qui entourent la tête 30 et le poinçon P. Quand le eoulisseau 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 se déforme, de façon à diminuer ses contraintes internes.
Sur la fig. 12, le eoulisseau a. reculé Jus qu'au moment. où l'extrémité du poinçon P sort de l'ébauche. La came fixe 59 continue à refouler la came C vers la droite pour mainte nir 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 ma- trice. A ce moment, le manchon S est nette ment écarté de la tête de l'ébauche.
Immédiatement après la, position montrée sur la fig. l.?, le poinçon est complètement dégagé hors de l'ébauche, et un recul ultérieur du coulisseau fait. reculer le manchon arra- ehéur 32 avec lui pour la raison que le galet 58 du levier L s'est engagé sur la partie. sur élevée 61a de la came 59, de sorte que le manchon 32 devient maintenant fixe par rap port au coulisseau au lieu de l'être par rap port à la matrice.
Ensuite, le doigt expulseur K3 peut dégager l'ébauche hors de la matrice D3 au moment approprié. L'ébauche 04 tombe sur un plan incliné. Dans une variante, elle est recueillie par un mécanisme de transfert, suivant la constitution de la machine et les opérations d'usinage que l'ébauche doit encore subir.
On se rend compte que la. machine décrite permet d'obtenir un objet métallique avec tête creuse avec une sollicitation minimum à froid du métal et de manière que les matrices et outils subissent une usure réduite. En partant d'une ébauche entêtée et non travaillée, comme celle < le la fig. 3, et en formant ensuite une ébauche avec tête conique afin qu'un inter valle j' reste disponible pendant le poinçon nage, on petit 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 exactement enserrée et formée pal le manchon S, celui-ci peut être dégagé aisé ment pour permettre une légère extension de l'ébauche entêtée pendant le dégagement du poin < ;ori. [,'examen des fi-. 7 et suivantes montre que le poinçon est centré par rapport à l'alésage 33 du manchon S et, comme celui-ci entoure la tête (le 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 ruétal à exercer une pression latérale sur le poinçon, ce qui pourrait donner lieu à la rupture de celui-ci.
De plus, le manchon et le poinçon sont. dé gagés l'un de l'autre et reculent., pendant que l'ébauche reste engagée dans la matrice, à cause de l'agencement -du mécanisme arra cheur.
Les fig. 13 à 15 montrent une variante dans laquelle une partie de la tête est for mée par la matrice. A cet. effet, celle-ci com prend une chambre 70 qui n'est pas assez profonde pour que son bord entoure complète ment la partie creusée de la tête. Quand le manchon S est écarté, l'extrémité libre de l'ébauche entêtée peut se déformer pour faci liter le dégagement du poinçon, comme décrit phis haut.
Cette variante présente la parti cularité 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 fortement et permet le dégagement du poinçon. On pourrait, dans ces conditions, supprimer le manchon arra cheur et son mécanisme à came et se baser uniquement sur l'agrippage de la matrice pour retenir l'ébauche dans celle-ci jusqu'à ce qu'elle soit expulsée par l'expulseur K3.
On voit sur les fig. 14 et 15 qu'on peut munir la chambre 70 d'un bord conique pour augmenter l'agrippage. Un fluage aisé du métal, 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 nécessaires pour la première forme d'exécu tion décrite, car l'intervalle entre le manchon S et la matrice permet l'échappement de l'air ou de tout autre fluide. Par contre, quand une chambre est prévue dans la matrice, il peut être désirable d'avoir recours à ces pas sages.
Ceux-ci sont tellement petits qu'une partie réduite seulement de l'ébauche est dé formée en pénétrant dans ceux-ci. On peut d'ailleurs donner aux débouchés des passages 71 et 72 des dimensions telles que des petits bossages soient formés sur la face externe de la tête de l'ébauche, ce qui peut. être avanta geux dans certains cas puisque ces bossages peuvent augmenter l'effet d'agrippage exercé par un mandrin sur ]'ébauche au cours d'opé- rations ultérieures, -par exemple quand on effectue un filetage 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 ment ou si la tête de l'ébauche est trop longue, il peut arriver que le manchon 32 soit refoulé contre l'ébauche, ce qui peut déformer le man chon et/ou l'ébauche.
Les fig. 16 à. 18 montrent certains détails d'une variante d'un mécanisme arracheur, le coulisseau Hl portant le manchon S1 effec tuant en partie le travail de la matrice pen dant le poinçonnage. La matrice D4 comporte un doigt expulseur ordinaire 1C4. Le manchon S1 est maintenu dans le coulisseau par l'in termédiaire d'une douille 80 et une clavette 81. Le manchon<B>SI</B> est logé exactement dans l'alésage 82 de la douille 80. Le manchon porte à l'arrière un rebord 84 qui le retient dans le coulisseau et intervient pour faire reculer le manchon quand ledit rebord vient en con tact avec le coulisseau. Le manchon S1 com porte un alésage 85 dans lequel peuvent. cou lisser les plongeurs 86 et 87.
Une bague d'étanchéité 87a empêche des fuites de l'air comprimé admis par l'entrée A pour faire avancer le manchon S1, comme décrit plus haut. Les plongeurs 86 et 87 coopèrent avec le poinçon P1 en agissant sur la tête 88 de celui-ci. Un bloc 89, solidaire du coulisseau, est en contact avec le plongeur 87 et est destiné à refouler le poinçon dans l'ébauche quand le coulisseau avance. Le bloc 89 est alésé en 90 pour recevoir un autre plongeur 91 du méca nisme arracheur qui fonctionne pendant le recul du poinçon. Une came F est destinée à actionner le plongeur 91 et intervient, pour l'arrachage de la manière décrite ci-après.
Le manchon arracheur 94 correspond au man chon 32 de la variante précédente, mais il fonctionne d'une manière différente. Il en toure le poinçon Pl, et son extrémité arrière porte un rebord 95. Le manchon 94 peut être déplacé vers l'extérieur par deux tiges qui agissent sur le rebord 95 et qui sont sollicitées par des ressorts logés dans les plongeurs 86 et 87.
Pour maintenir, en même temps, le man chon arracheur 94 contre la tête de l'ébauche et pour dégager le poinçon Pl hors de eelle-ei après que le manchon<B>SI</B> a. été écarté, on a recours à deux cames 1.00 (fig. 17 et 18) logées dans des encoches 99 du @plongeur'86. Les cames sont maintenues en place par fric tion et par des billes 101 sollicitées par des ressorts 1.02 qui prennent appui sur des bou- ehons filetés 103.
Les cames agissent comme des organes d'écartement quand le coulisseau agit sur elles en tendant à écarter le manchon arracheur 94 et le plongeur 86, comme clé- erit ci-après.
Le fonctionnement du mécanisme arra cheur est expliqué à l'aide des fi---<B>19</B> à 22 pour lesquelles la. constitution du \coulisseau entêteur et du mécanisme arracheur a été ré- cluite à ses éléments essentiels. Une carne Cl commande ce fonctionnement. Le coulisseau Hl peut se déplacer horizontalement dans un sens et dans l'autre dans le bâti de la machine. Un arbre de commande 110 porte la came C'1 et un bouton de manivelle 111 entraîne une biellette 112 qui actionne le coulisseau en étant articulée à celui-ci en 113.
Le plongeur 91 coopère avec un bras I' qui est articulé en 1\30 au bâti et qui porte un galet 121. rou lant sur le contour de la came<B>CI.</B> Pour con server le contact entre le galet 121 et la came Cl pendant l'arrachage, on a recours à un ressort 124 agissant sur lin écrou vissé sur une tige 123 qui est articulée en 122 au bras P. Ce ressort 124 prend appui sur le fond d'une boîte 125 fixée au bâti.
L'arbre 110 tourne dans le sens de la flèche, et la came Cl comporte une partie 130 concentrique à l'axe de cet. arbre<B>110</B> ainsi que des parties 131 et 132 qui sont phis i-oisines de cet axe. Pour commander le bras P pendant le recul du coulisseau, on utilise un galet 127 monté sur ce bras et qui est sollicité vers une srir- face camée 128 du coulisseau.
Quand le coulisseau achève sa course vers l'avant, le bloc 89 vient en contact. avec les plongeurs 87 et 86 qui supportent le poinçon Pl pour l'introduire dans l'ébauche. Comme décrit, le manchon<B>81</B> a été engagé sur la tête de l'ébauche pour enserrer celle-ci pendant le poin çonna-e et en faisant intervenir l'air comprimé admis en A. A la fin de l'avance ment, la partie 130 du contour de la came Cl vient en regard du galet 121.
Par conséquent, si le plongeur 91 a une longueur convenable et si un léger jeu existe entre les organes, on obtient par la rotation de l'arbre 11.0 dans le sens de la flèche que le plongeur 91 conserve la même position par rapport à la matrice.
Sur la fig. 20, on montre les organes pen dant la course de recul et juste avant le mo ment où le dégagement du poinçon hors de l'ébauche commence. La partie concentrique 130 de la came<B>Cl</B> est sur le point de quitter le galet. 121 et la douille 80 se déplace avec le coulisseau et vient en contact. avec le rebord 8-1 du manchon. S1. De cette manière, le cou- lisseau dégage le manchon S1 de l'ébauche et. celle-ci cesse d'être enserrée.
En même temps, la partie concentrique 1.30 de la came main tient le plongeur 91 et le poinçon P1 dans la même position par rapport à. la. matrice pour retenir l'ébauche dans celle-ci pendant due le manchon 81 est dégagé de la tête de l'ébauche. Pendant cette partie de la course de recul, la face interne du manchon S1 est venue en eontaet avec les extrémités dépassantes des cames d'écartement 100. Quand la, course de recul du coulisseau se poursuit, on obtient le maintien de l'ébauche dans la matrice pen dant le dégagement du poinçon hors de l'ébauche.
Sur la fia. 21, la partie en retrait 131 de la came C1 vient en contact avec le o-alet 121 du bras I' et permet. à eelui-ei de s'incliner progressivement vers la gauche. De même, le contact du manchon<B>SI</B> avec les cames 1.00 fait agir celles-ci sur 1.e plongeur 86, qui se déplace sous l'action de ces cames, de sorte que le sens de la pression exercée par le coulisseau est, inversé et cette pression agit sur le rebord 95 du manchon arracheur 94.
En d'autres mots, le manchon 91 est sollicité vers la droite alors que le poineon Pl et les plongeurs 86 et 87 le sont vers la gauche par des forces opposées. Dans ces conditions, le dispositif fonctionne pendant cette phase de manière à faire reculer le poinçon en concordance avec le profil de la came Cl pendant. que le méca nisme arracheur maintient l'ébauche ferme ment dans la matrice. Finalement, le manchon S1 vient en contact avec le plongeur 86 et. avec l'épaulement 95 du manchon arracheur 94, de sorte que le poinçon et le manchon sont écartés tous deiLY clé la matrice.
On voit sur la fig. 22, lorsque le coulisseau a reculé complètement, que le bras F est écarté de la surface camée 133 du coulisseau par l'action du galet 127 qui roule sur la sur face camée 128 de celui-ci et que l'ébauche 05 est expulsée hors de la matrice par l'ex tracteur It.1. Quand le coulisseau se déplace dans l'autre sens, le bras F se redresse et son galet 121 vient s'engager sur la came C1 et le bras s'intercale à nouveau entre cette came et le plongeur 91.
Le plongeur 91 ou le man chon arracheur 91 peut être raccourci un peu pour procurer Lui jeu suffisant quand l'ou vrage a une longueur excessive ou la came C1 peut avoir des tolérances telles que l'on ob tienne le même effet. Néanmoins, quand le coulisseau entêteur recule, la. réaction équili brée 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 P1 est dé gagé hors de l'ébauche.
Les fig. 23 à 26 montrent, en détail, l'outil et la matrice qui peuvent être utilisés avec une des variantes des mécanismes arracheurs décrits plus haut. Dans le manchon enserreur 8"1 est ménagée une cavité conique 93a qui, pour la position montrée, entoure la tête de l'ébauche 0-1. Les organes sont montrés dans la position qu'ils occupent peu avant le début du poinçonnage, et on voit un intervalle co nique T (fig. 24) qui existe entre la tête de l'ébauche et les parois de la chambre du man chon.
Quand le poinçon avance pour creuser la tête (fig. 21), 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 risible sur cette fig. 2.1. Quand le poinçon Pi continue à av an- cer, on obtient un fluage du métal de l'ébau che dans une direction opposée à celle du mouvement du poinçon.
Si la chambre du manchon S1 était cylindrique, il se produirait une abrasion et une usure de la matrice et du poinçon par le refoulement du métal au contact des parois de ceux-ci. Par contre, quand la partie intéressée de la paroi est. conique, comme montré dans les fig. 23 à 26, on obtient au début du fluage 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, au- mente progressivement.
La fig. 26 montre, à plus grande échelle, les états du manchon et de l'ébauche tels qu'ils se présentent à la fig. ?4 et à la fig. ?5 (quand le poinçonnage est terminé), ces états étant superposés. On voit qu'un point donné et quelconque de l'ébauche, par exemple le point F, se déplace pour ainsi dire axiale- ment pendant le fluage, comme indiqué par la.
droite x-x. Par conséquent, immédiatement après que le poinçon a atteint la position de la fig. 2-1, chaque point de l'ébauche, qui aupa ravant était en contact avec la paroi du man chon, se déplace axialement et s'éloigne donc de la paroi de la chambre dudit manchon. 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 le fluage continue.
La conicité est très faible et celle montrée sur le dessin est un peu exagérée, de sorte que la forme du contour de la tête creuse de l'ébauche ne s'écarte pas fortement de la forme cylindrique. Quand le manchon SI. recule et se dégage de l'ébauche, il agit comme une matrice et étire la tête de manière à lui donner une forme cylindrique, le diamètre du cylindre correspondant au diamètre mini mum de l'alésage du manchon.
En constituant l'organe enserreur de la tête de l'ébauche, de manière que le métal subisse un fluage vers l'arrière, chaque point, (tu contour de cette tête tend à s'écarter de lui-même de la paroi du manchon et on réduit notablement. l'usure de cet, organe, ce qui permet d'effectuer le poinçonnage avec un effort moindre, alors que le poinçon s'use d'une manière moins pronoii- eée. Toutes ces particularités sont avanta geuses 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.
Bien que l'on préfère, comme montré sur les fig. 1 et ?, débuter avec une opération de fluage plutôt qu'avec une opération d'entê- tage, on pourrait commencer avec une ébau che, formée par un tronçon clé fil, dont le diamètre correspondrait à celui du passage 1 de la matrice D1, pour déformer ensuite l'extrémité de cette ébauche en vue d'obtenir la tête 6 indiquée sur les fig. :? et. 3.
Le choix du début par une opération de fluage ou d'entêtage dépend fortement. des dimensions relatives de la tête et de la queue, de la pro fondeur que l'on veut donner à la cavité mé nagée dans la tête et de la nature de la. matière constituant l'ouvrage.
L'expression travail à. froid doit être comprise dans son sens usuel, c'est-à-dire comme étant un travail qui se fait à une teni- pérat.ure inférieure à celle à. laquelle se pro duit un changement dans la structure du métal, c'est-à-dire une recristallisation. Le tra vail à froid est.
avantageux lorsque les tempé ratures atteignent 200 à 260 . On évite à ces températures les difficultés résultant de la formation de bavures, d'un coineellient des pièces dans les matrices et d'un retrait du métal, alors que le problème du dégagement 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 ébaudie pour obtenir une vis à tête creuse, mais il. est évident que la machine clans laquelle ori laisse subsister autour de la tête de l'ébauche un intervalle libre et de forme appropriée pendant que l'on procède au poinçonnage s'appliquent à tout autre objet qui doit être creusé, par exemple à un écrou ou analogue.
Machine for the cold manufacture of hollow metal parts The present invention relates to a machine for the cold manufacture of hollow metal parts, in particular of bolts. hollow head from cut son, each intended to form a blank.
This machine includes a cold working header, a frame and a slide which can be moved in a reciprocating motion relative to it. said frame, characterized in that said slide supports a tool and cooperates with a die, the tool being, constituted by a coaxial sleeve and a punch, by means for moving the sleeve relative to the die in order to surround a part of a stubborn draft,
by means for moving the punch relative to the sleeve for the purpose of partially and cold hollowing out said part and for pushing the metal of this part by creep along the wall of said sleeve and by means for retaining the blank in contact the die and the means for moving the sleeve away from said blank.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the ma chine object of 1-'invention as well as of variants.
The wires ". 1. and 2 show, in axial section, the work carried out by a first die. Fig. 1. shows a blank sheared and placed opposite a die, while fig. 2 shows the first die. The blank formed by the first die Fig. 3 shows the blank obtained at the exit of the first die.
Figs. 4 and 5 show, in axial section, the work carried out by a second die, the fi-. -1 showing the blank emerging from the first die and placed opposite the second, and FIG. 5 shows the completed header in the second matrix.
The thread. 6 shows the blank obtained at the exit of this second die.
Fig. 7 shows, on a larger scale and in section, a part of the machine comprising a third die, this figure shows the initial phases of the final work obtained in this die.
Fig. 8 shows, in section (parts cut off), part of the header mechanism. Figs. 9 and 9 'show, respectively in elevation and in cross section according to 9A-9A FIG. 9, the active end of the punch used to obtain a socket head screw with a hexagonal socket.
Fig 10 is a figure similar to fi-. 7, showing the end of the punching obtained using the third die.
Fig. 11 is a figure similar to. fig. 7, showing the phase during which the stubborn slide moves back when the sleeve has been released from the stubborn object and when the mechanism is on point. to release the punch from the cavity he has dug. Fig. 12 is a figure similar to FIG. 7, illustrating when the punch is. so to speak disengaged completely from the blank.
Figs. 13, 1.1 and 15 show a variant of the die with the help of which a part of the head is formed in the die itself.
Figs. 16 to 26 show. mechanism variants.
Figs. 16 to 18 show, respectively in longitudinal section, in transverse section and in plan (parts broken away), certain parts of a die-forging and stripping mechanism.
Figs. 19 to 22 show, in longitudinal section, a simplified mechanism intended to actuate the punch and the die. Fig. 19 shows the mechanism at the end of the swimming punch, fig. 20 shows an enclosing sleeve when released from the blank, FIG. 21 shows the punch withdrawn from the blank and FIG. 22 a stubborn slide.
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 when the lateral face thereof has come into contact with the lateral wall of the clamping sleeve.
Fig. 25 shows the blank when punching is complete.
Fig. 26 is a partial soot, on an even larger scale, of FIG. 25 to indicate the flow of the metal.
The machine shown in the drawing com takes a shear and a transfer mechanism to cut the blank and bring it to the desired location.
As these mechanisms can be constituted in any suitable manner and as they are well known, they have not been shown and described in detail. In fig. 1, the sheared blank 01 is located opposite the first die Dl.
The die D1 has a cylindrical passage 1.of cross section smaller than that of the blank 01, this passage being connected by a conical fitting 2 to a circular chamber 3 of the matrix and whose diameter is equal to that of the blank 01. The tool Tl includes a ca vity 4 a @ -ant. the. same section as the chamber 3, the external face of said tool being cllanfrei-linked, as shown at 5. to reduce its bulk.
After the blank 01 has been brought opposite the die D1 by a transfer mechanism, the tool T1 advances, as shown in FIG. 2, to push the blank into the passage 1, to form a pal- o_ttrii- sion tail 7. Part 6 of the blank forms a head binds undergoing work to. reduced cold.
At the end of this operation and during the retraction (the tool, an expelling member El. Intervenes at a conveniently chosen moment to eject the blank 02 out of the die Dl so that this blank can be collected by a mechanism transfer to the matrix.
Fig. 3 shows the blank 02 obtained in la. exit from the. first matrix.
On the end. 4, the blank 02 is in the eye of a die D _ in which is provided a passage evlindrique 10 in which works an expelling punch 1i2 including. the diameter is the same as that of the tail 7 of the blank. The die also comprises a conical chamber 11 extended by a shallow eplindrique part 1.1a intended to shape the head of the blank.
The tool T2 is constituted in such a way that it is. can serve as a housing for a die-forging block 13, made of hardened metal and in which is formed a cavity comprising a frustoconical wall 14 and a spherical bottom 15.
Fig. 5 shows that, when the tool T2 has driven back - the scab in the die D2, the tail 7 is not. so to speak not effeet.ués, but that the metal, which previously formed the head 6 of the blank 02, is deformed in this way. fill chamber 1.1. of the inatricc. A blank 03 is thus obtained, the head of which comprises a frustoconical part 16! T, a cylindrical part 17, another hole-forming part 1S and a rounded end face 10.
As this operation corresponds to the first cold work of the head of the blank and as Bette 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 blank 02, the metal is not subjected to considerable cold work, so that it is still in a relatively ductile state to undergo the punching that will follow.
Fig. 6 shows the blank 03 obtained at the exit of the second die. Fig. 7 shows part of the ineanisine during the punching operation with the third die.
The header II, capable of <B> </B> sliding in a reciprocating motion on a frame to approach and move away from the die, comprises an annular boss 20 in the axis of which is formed a bore 21 in which is fitted a guide bush 22 held axially at 23. A tool comprising a pressure sleeve .S is adjusted so as to be able to slide smoothly inside this bush.
A ledge 24, to. the rear end of the sleeve S, prevents the release of the latter towards the front after the assembly of these various parts.
11n punch P and a pulling sleeve 32 are housed in the sleeve S and. are kept naked in eelui-ei by a plug 25 engaged in the bore 21 of the boss 20. The plug 25 has a cylindrical extension 26 on which the bore 27 of the sleeve S can slide. A plunger 29, fitted into another plunger 28, is engaged on the head 30 of the punch P, this. together, as well as the puller man chon 32, being. housed in the bore 27, which comprises two parts of different diameters, of the sleeve S.
The sleeve S com carries a bore 33 of which. the diameter is equal to that of the head of the screw that we want to obtain. the puller sleeve 32 is capable of sliding in the bore 33, its outer diameter being the same as that of the bore 33. The front end 32n of the sleeve 32 small come into contact with the head of the blank and this contact. is maintained by the mechanism described below.
The rear part of the sleeve 32 comprises a flange 34 on which several rods 35 bear, these rods passing through holes 36 formed in the plungers 28 and 29 while being integral with a plunger 37. An extension 38 of the plunger 37 has a rounded head 39 and is intended to cooperate with the active face 40 of a cam C mounted on a pin 41 journalled in the header slide. Cam C is operated in the manner described below. In the slide is inéna #, ée a slot 42 to receive the cam C. A wedge W intervenes to maintain the plug 25 in its working position. The exact adjustment of its position is effected by means of a threaded rod parallel to the axis of the plug 25 and which cooperates with the wedge W.
The lateral face 43 of the wedge rests on an adjacent inclined face 44 of the slot 42.
The <U> fi-. </U> 8 shows the control of the puller sleeve 32. In this figure, the clamping sleeve S is not cut, but the extension 38 of the plunger 37 which is in contact is marked again. with the active face of cam C.
the 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, this lever moving with said slide. The other end of the lever L carries a roller 58 which cooperates with a cam 59 mounted on a fixed part 60 of the machine. In fig. 8, the slide is shown at sa. forward position and, when it moves back, the roller 58 engages on a ramp 61 of the cam 59 to force the pusher downwards, which causes the cam C to pivot to move the plunger 37 to the right of FIG. 8. We can see.
on the fi-. 7 that the sleeve 32 is thus pushed back also to the right. The cam C can be given a shape such that, when the slide moves back, the sleeve 32 advances by an equal length, key so that, in reality, the stripping sleeve remains stationary with respect to the die.
Figs. 9 and 9a show an example of a punch used to obtain a cavity, (the 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, moreover Large dimension facilitates punch clearance 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 shape. wanted.
The blank 03, shown in fig. 6 and. whose head has only been subjected to a shaping operation to give it the. preferred form, is brought by the transfer mechanism facing the matrix D3 of FIG. 7. When the header slide advances, the free end of the punch comes into contact with the head of the blank 03 and pushes back the tail 7 into the passage of the die D3. The punch is introduced into the blank by the contact of the plunger 28 with the extension 26 of the support plug 25.
In fig. 7, the punch comes. to introduce the blank 03 into the die D3, but has not yet entered the head of the blank 03 to form the cavity therein. It can also be seen 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 Z remains.
An advantageous method of advancing the sleeve S to the position shown in fig. 7 is to open a compressed air inlet behind the flange 24 of the sleeve so that, through the opening of the air distributor. at a suitable time, the air pressure can advance the sleeve S. The cam C and the control of the stripper sleeve 32 are such that when the slider advances to the position of FIG. 7, the cam C can be moved to the left by the reaction of the sleeve 32 and the plunger 37 on the head of the blank 03.
The ramp 61 of the cam 59 (fig. 8) is. such that a clearance remains constantly for the pusher 53 so that the. cam <B> C </B> can be easily moved to the. left, as described.
Fig. 10 shows the end of the punching, the slide having fully advanced. Part 31 of the punch has formed a cavity in the head of the blank, which gives the final blank 04. During punching, the metal pledges this. in the gap V formed between the conical head and the sleeve .8 f14 '. 7).
The stripper sleeve 32 continued to reeuler relative to the slide 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 a clearance between the end of the pulling sleeve and the stubborn blank.
Fig. 11 shows the start of the slide backward towards the left of this figure. When the slide back begins, the punch has a tendency to disengage the blank from the die, but, as soon as the play between the head of the blade and the end of the sleeve 32 is absorbed, the blank cannot go forward. When the retreat continues, the. fixed cam 59 intervenes to push back, using the lever L and the pusher 51, the cam C to the right so that the sleeve 32 remains stationary with respect to. the matrix.
The rear part of the. sleeve 22 then comes into contact with the rim 24 chi man chon S and moves the latter away from the. head of the blank. The compressed air supply can be interrupted at the end of the stroke. A shoulder 33a of the sleeve S is brought into contact with the plungers 28 and 29 which surround the head 30 and the punch P. When the slider continues to move back beyond the position of FIG. 11, the punch P is released from the hollowed blank. As the sleeve S no longer surrounds the head, the latter is deformed, so as to reduce its internal stresses.
In fig. 12, the slider a. moved back until the moment. where the end of the punch P comes out of the blank. The fixed cam 59 continues to force 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. l.?, the punch is completely disengaged from the blank, and a subsequent recoil of the slide is made. move back the arrester sleeve 32 with it for the reason that the roller 58 of the lever L has engaged on the part. on raised 61a of the cam 59, so that the sleeve 32 now becomes fixed relative to the slider instead of being fixed relative to the die.
Then, the expelling finger K3 can release the blank from the die D3 at the appropriate moment. The blank 04 falls on an inclined plane. In a variant, it is collected by a transfer mechanism, depending on the constitution of the machine and the machining operations that the blank must still undergo.
We realize that the. The machine described makes it possible to obtain a metal object with a hollow head with a minimum cold stress on the metal and so that the dies and tools undergo reduced wear. Starting from a stubborn and unworked blank, like the one in fig. 3, and then forming a blank with a conical head so that an interval I remains available during the punching stroke, the cold flow of the metal and the wear of the dies can be reduced to a minimum.
Although the head has been shaped in such a way that it is exactly gripped and formed by the sleeve S, this can be easily released to allow a slight extension of the stubborn blank during the release of the punch <; ori . [, 'review of fi-. 7 and following shows that the punch is centered relative to the bore 33 of the sleeve S and, as this surrounds the head (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 ruetal to exert lateral pressure on the punch, which could lead to the latter breaking.
In addition, the sleeve and the punch are. disengaged from each other and retreat., while the blank remains engaged in the die, because of the arrangement -du chopping mechanism.
Figs. 13 to 15 show a variant in which part of the head is formed by the die. In this. indeed, this com takes a chamber 70 which is not deep enough for its edge to completely surround the hollow part of the head. When the sleeve S is moved away, the free end of the stubborn blank can deform to facilitate the release of the punch, as described above.
This variant has the peculiarity that the pressure, due to the punching, and which is exerted on the head, tends to push the metal against the walls of the notch 70 of the die and this results, even when the sleeve S has moved back. , that the die D4 tends to grip the blank strongly and allows the release of the punch. Under these conditions, it would be possible to do away with the pick-up sleeve and its cam mechanism and rely solely on gripping the die to retain the blank in it until it is expelled by the expeller. K3.
We see in fig. 14 and 15 that the chamber 70 can be provided with a conical 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 ventilation passages 71 and 72 are provided in the die. These passages are not necessary for the first embodiment described, because the gap between the sleeve S and the die allows the escape of air or any other fluid. On the other hand, when a chamber is provided in the matrix, it may be desirable to resort to these wise steps.
These are so small that only a small part of the blank is deformed upon entering them. It is also possible to give the outlets of the passages 71 and 72 dimensions such that small bosses are formed on the outer face of the head of the blank, which can. This can be advantageous in certain cases since these bosses can increase the gripping effect exerted by a mandrel on the blank during subsequent operations, for example when threading 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 cam C is not. not adjusted exactly or if the head of the blank is too long, it may happen that the sleeve 32 is forced against the blank, which can deform the sleeve and / or the blank.
Figs. 16 to. 18 show certain details of a variant of a pulling mechanism, the slider H1 carrying the sleeve S1 partly carrying out the work of the die during punching. The die D4 comprises an ordinary expeller finger 1C4. The sleeve S1 is held in the slide by means of a sleeve 80 and a key 81. The sleeve <B> SI </B> is housed exactly in the bore 82 of the sleeve 80. The sleeve bears to the rear a rim 84 which retains it in the slide and intervenes to move the sleeve back when said rim comes into contact with the slide. S1 com sleeve carries a bore 85 in which can. neck smooth plungers 86 and 87.
A sealing ring 87a prevents leakage of the compressed air admitted through the inlet A to advance the sleeve S1, as described above. The plungers 86 and 87 cooperate with the punch P1 by acting on the head 88 thereof. A block 89, integral with the slide, is in contact with the plunger 87 and is intended to push the punch back into the blank when the slide advances. The block 89 is bored at 90 to receive another plunger 91 of the pulling mechanism which operates during the retraction of the punch. A cam F is intended to actuate the plunger 91 and intervenes, for tearing out in the manner described below.
The pulling sleeve 94 corresponds to the sleeve 32 of the previous variant, but it operates in a different way. It turns the punch P1, and its rear end carries a flange 95. The sleeve 94 can be moved outwards by two rods which act on the flange 95 and which are biased by springs housed in the plungers 86 and 87.
To maintain, at the same time, the puller sleeve 94 against the head of the blank and to release the punch P1 out of it after the sleeve <B> SI </B> has. been removed, we use two cams 1.00 (fig. 17 and 18) housed in notches 99 of @ plunger'86. The cams are held in place by friction and by balls 101 urged by springs 1.02 which are supported on threaded bolts 103.
The cams act as spacers when the slider acts on them, tending to separate the stripper sleeve 94 and the plunger 86, as follows.
The operation of the archer mechanism is explained with the help of fi --- <B> 19 </B> to 22 for which the. The constitution of the stubborn slide and the pulling mechanism has been reduced to its essential elements. A C1 carne 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 C'1 and a crank button 111 drives a rod 112 which actuates the slide while being articulated to the latter at 113.
The plunger 91 cooperates with an arm I 'which is articulated at 1 \ 30 to the frame and which carries a roller 121. rolling on the contour of the cam <B> CI. </B> To maintain contact between the roller 121 and the cam Cl during the pulling out, recourse is had to a spring 124 acting on the nut screwed onto a rod 123 which is articulated at 122 to the arm P. This spring 124 bears on the bottom of a box 125 fixed to the built.
The shaft 110 rotates in the direction of the arrow, and the cam C1 has a part 130 concentric with the axis of this. tree <B> 110 </B> as well as parts 131 and 132 which are close to this axis. To control the arm P during the retraction of the slide, a roller 127 mounted on this arm is used and which is biased towards a srir-came face 128 of the slide.
When the slide completes its forward travel, block 89 comes into contact. with the plungers 87 and 86 which support the punch P1 to introduce it into the blank. As described, the sleeve <B> 81 </B> has been engaged on the head of the blank to grip the latter during the punching and by bringing in the compressed air admitted at A. At the end of advance ment, the part 130 of the contour of the cam Cl comes opposite the roller 121.
Consequently, if the plunger 91 has a suitable length and if a slight play exists between the members, it is obtained by the rotation of the shaft 11.0 in the direction of the arrow that the plunger 91 maintains the same position with respect to the die. .
In fig. 20, the members are shown during the recoil stroke and just before the moment when the release of the punch from the blank begins. The concentric portion 130 of the cam <B> Cl </B> is about to leave the roller. 121 and the socket 80 moves with the slide and comes into contact. with the edge 8-1 of the sleeve. S1. In this way, the slide releases the sleeve S1 from the blank and. it ceases to be clamped down.
At the same time, the concentric part 1.30 of the hand cam holds the plunger 91 and the punch P1 in the same position with respect to. the. die for retaining the blank therein while the sleeve 81 is released from the head of the blank. During this part of the recoil stroke, the internal face of the sleeve S1 has come into contact with the projecting ends of the spacer cams 100. When the recoil stroke of the slide continues, the blank is maintained in die while releasing the punch from the blank.
On the fia. 21, the recessed portion 131 of the cam C1 comes into contact with the o-alet 121 of the arm I 'and allows. it is up to him to gradually incline to the left. Likewise, the contact of the <B> SI </B> sleeve with the cams 1.00 causes them to act on the plunger 86, which moves under the action 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 91 is biased to the right while the punch P1 and the plungers 86 and 87 are biased to the left by opposing forces. Under these conditions, the device operates during this phase so as to move the punch back in accordance with the profile of the pendant cam C1. that the pulling mechanism holds the blank firmly in the die. Finally, the sleeve S1 comes into contact with the plunger 86 and. with the shoulder 95 of the stripper sleeve 94, so that the punch and sleeve are all apart from the die.
It is seen in fig. 22, when the slider has retreated completely, that the arm F is moved away from the cameo surface 133 of the slider by the action of the roller 127 which rolls on the cameo surface 128 of the latter and that the blank 05 is expelled out of the die by the ex tractor It.1. When the slide moves in the other direction, the arm F stands up and its roller 121 engages on the cam C1 and the arm is again inserted between this cam and the plunger 91.
The plunger 91 or the puller sleeve 91 can be shortened a little to give it sufficient clearance when the opening has an excessive length or the cam C1 can have tolerances such that the same effect is obtained. However, when the stubborn slide moves back, the. The balanced reaction of the cams 100 on the stripper sleeve and on the plunger 86 quickly absorbs any play that may exist, so that the blank is held firmly in the die while the punch P1 is released from the blank .
Figs. 23 to 26 show, in detail, the tool and the die which can be used with one of the variants of the pulling mechanisms described above. In the clamping sleeve 8 "1, a conical cavity 93a is formed which, for the position shown, surrounds the head of the blank 0-1. The members are shown in the position they occupy shortly before the start of punching, and we see a conical interval T (fig. 24) which exists between the head of the blank and the walls of the chamber of the sleeve.
As the punch advances to hollow out the head (fig. 21), the metal first deforms radially and fills the conical gap T until the metal comes into contact with the wall of the sleeve, as laughable in this fig. . 2.1. When the punch Pi continues to advance, there is a flow of the metal of the blank in a direction opposite to that of the movement of the punch.
If the chamber of the sleeve S1 were cylindrical, there would be abrasion and wear of the die and of the punch by the upsetting of the metal in contact with the walls thereof. On the other hand, when the interested part of the wall is. conical, as shown in fig. 23 to 26, at the start of creep, 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, at the - lies gradually.
Fig. 26 shows, on a larger scale, the states of the sleeve and of the blank as they appear in FIG. ? 4 and in fig. ? 5 (when punching is complete), these states being superimposed. It can be seen that any given and arbitrary point of the blank, for example point F, moves, so to speak, axially during creep, as indicated by 1a.
right x-x. Therefore, immediately after the punch has reached the position of FIG. 2-1, each point of the blank, which previously was in contact with the wall of the sleeve, moves axially and therefore moves away from the wall of the chamber of said sleeve. Although the metal has a tendency to deviate from itself from the. wall of the sleeve, the latter does not exert a retaining effect on the metal in the case where a radial and fortuitous creep occurs because the metal then tends to free itself from the sleeve while the creep continues.
The taper is very small, and that shown in the drawing is a little exaggerated, so that the shape of the outline of the socket head of the blank does not deviate greatly from the cylindrical shape. When the SI. moves back and emerges from the blank, it acts as a die and stretches the head so as to give it a cylindrical shape, the diameter of the cylinder corresponding to the minimum diameter of the bore of the sleeve.
By constituting the gripping member of the head of the blank, so that the metal undergoes a creep towards the rear, each point, (the outline of this head tends to move away from itself from the wall of the sleeve and the wear of this member is considerably reduced, which makes it possible to perform the punching with less force, while the punch wears less markedly. All these features are not only advantageous. from the point of view of the service life of the tool, but also from that of the reduction of cold work of the blank.
Although preferred, as shown in Figs. 1 and?, Start with a creep operation rather than with a tying operation, we could start with a blank, formed by a key wire section, the diameter of which would correspond to that of passage 1 of the die D1 , to then deform the end of this blank in order to obtain the head 6 indicated in FIGS. :? and. 3.
The choice of starting with a creep or stubbing operation is highly dependent. the relative dimensions of the head and the tail, the depth that we want to give to the cavity in the head and the nature of the. material constituting the work.
The expression work at. cold must be understood in its usual sense, that is to say as being a work which is done at a teni- perature lower than that at. which results in a change in the structure of the metal, ie recrystallization. Cold work is.
advantageous when temperatures reach 200 to 260. Difficulties resulting from the formation of burrs, coineellient parts in the dies and shrinkage of the metal are avoided at these temperatures, while the problem of the release of the blank is thus solved in a more advantageous manner. .
The machine has been described adopting, by way of example, 1a. making a frill to get a socket head screw, but there. Obviously, the machine in which ori leaves a free and appropriately shaped gap around the head of the blank while punching is being done apply to any other object which needs to be hollowed out, for example a nut or the like.