FR2460168A1 - Procede de fabrication d'elements taraudes et autotaraudeurs lobulaires - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FABRICATION D'ELEMENTS RAPPORTES FILETES ET TARAUDES DE TYPE AUTOTARAUDEUR. LE PROCEDE MET EN OEUVRE UN APPAREIL CLASSIQUE DE ROULAGE AYANT DEUX MATRICES CYLINDRIQUES MENEES, EN COMBINAISON AVEC UNE MATIERE DE SECTION LOBULAIRE, SI BIEN QUE DES TRONCONS FILETES SONT PERCES ET TARAUDES PUIS DECOUPES DE LA MATIERE. APPLICATION A LA FABRICATION D'ELEMENTS RAPPORTES AUTOTARAUDEURS.

Description

La présente invention concerne la fabrication d'élé- ments rapportés, plus précisément du type sans têLe,tiltés et taraudés, ces éléments ayant une configuration lobulaire, c'est-å-dire non cylindrique.

Il faut noter que la fixation d'un élément rapporté de type autotaraudeur nécessite l'application d'un couple important de vissage. On sait, dans la technique de l'autotaraudage, qu'on peut utiliser, à la place d'un objet classique de forme cylindrique, un objet ayant une section lobulaire (c'est-8-dire ayant, en coupe, des parties qui sont plus eloignees de l'axe longitudinal de l'élément que d'autres parties intermédiaires). Ces éléments rapportes, après applicatis sur une piece, assurent un support presque égal à celui d'un élément cylindrique, mais peuvent être disposésavec un couple de vissage bien plus réduit, avec une formation moindre de copeaux, etc.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 195 156 decrit un exemple de dispositif autotaraudeur de section lobulaire, ayant une tête de vissage destinee à coopéreravec un tournevis, un mandrin ou analogue, permettant l'application du couple de mise en place. Ce brevet décrit un ou plusieurs procédés de formation d'un filetage sur une ébauche lobulaire, ce procédé comprenant la disposition de la tige d'une ébauche formée entre des matrices àfiletage plat ou courbe, formant un filetage simul tanément sur toute la longueur de l'ébauche.

Le procédé décrit dans ce brevet nécessite que l'ébauche comporte une tête, car la face inférieure de la tête permet 3 guidage et la localisation de l'ébauche lors de la formation du filetage. En conséquence, l'opération bien qu'elle soit utile pour la formation d'organes autotaraudeurs munis d'une tête tels que des vis, ne convient pas en pratique à la Lorma- tion d'organesautotaraudeurs sans tête tels que des éléments rapportés.

On peut evidemment prendre un organe de fixation muni d'une tête, réalisé selon le procédé du brevet précité, puis couper la tête, percer un trou interne et tarauder le trou afin que l'ensemble forme un élément rapporté, mais il est évident qu'une telle opération conduit à une perte de matière et surtout nécsite des opérations successives sur les objets individuels, avec lps difficultés correspondantes de manipulation.

tant donne ces opérations complexes et ruineuses ncessaires à la formation d'éléments rapportés lobulaires par mise en oeuvre des procédés connus, les éléments disponibles dans le commerce sont pratiquement toujours du type cylindrique puisque les éléments cylindriques peuvent être facilement réalisés par mise en oeuvre des procédés connus.

Ainsi, malgré les avantages connus de la construction lobulaire et malgré la disponibilité de divers dispositifs autotaraudeurs de fixation à tête ayant une configuration lobulaire, on ne dispose pas dans le commerce d'éléments rapportés lobulaires sans tête destinés à des applications générales.

L'invention concerne un procédé de fabrication rentable d'éléments rapportés lobulaires autotaraudeurs sans tête. Plus précisément, ce procédé comprend la mise d'une tige ou barre allongée à une configuration particulière voulue, de section lobulaire, la formation sur la tige de chanfreins ou biseaux, distants longitudinalement, par déplacement orbital ou hélicoldal de la tige, mettant en oeuvre les faces latérales de la tige comme guide afin que des chanfreins lobulaires prolongeant régulièrement la configuration lobulaire externe soient formés, l'avance progressive de la tige ainsi formée dans une machine classique de roulage à deux matrices afin que la tige parcoure un trajet hélicoldal lors de son avance, et la formation de cette manière d'un filetage sur les partie périphériques de la tige et sur les parties adjacentes des biseaux.

La tige filetée allongée ainsi formée peut être traitée de manière classique dans une machine de taraudage qui perce des tronçons de la tige, taraude les parties percées et coupe ensuite les parties percées et taraudées pour les séparer de la tige.

Le procédé décrit est le premier qui permette la fabrication rentable d'eléments rapportés sans tête ayant des surfaces externes lobulaires de coupe, la formation de ces éléments provoquant une perte minimale de matière et ne nécessitant aucune machine autre que les machines classiques de roulage et de taraudage.

En outre, le procédé permet pour la première fois le traitement des surfaces lobulaires externes des éléments rapportés alors que la matière à partir de laquelle ces éléments sont formés se trouve encore en seule piece, les opérations classiques de perçage et taraudage étant réalisées sur l'organe en une seule piece, les éléments individuels étant-coupés de cet organe qu'Après leur formation complète si bien que la production est notablement simplifiée.

L'invention concerne donc un procédé perfectionné de formation d'éléments lobulaires autotaraudeurs sans tête.

L'invention concerne aussi un procédé du type décrit selon lequel un tronçon de matière de longueur importante peut avoir une surface externe ayant la configuration lobulaire voulue et filetée, si bien que les opérations de perçage et de taraudage peuvent être réalisées progressivement après la fin de la formation de la surface externe, les éléments individuels n'étant pas séparés tant que les opérations de perçage et de taraudage n'ont pas été terminées.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels
les figures 1 et 2 sont une élévation latérale et une coupe suivant la ligne 2-2 de la matière après la première étape de formation
les figures 3 et 4 sont respectivement une élévation latérale et une coupe suivant la ligne 4-4 de la matière après une seconde étape de fabrication
les figures 5 et 6 sont respectivement une élévation latérale et une coupe suivant la ligne 6-6, après la formation du filetage
les figures 7 et 8 sont une élévation latérale et une vue de bout d'un élément rapporté terminé ; et
les figures 9 à 12 sont des vues schématiques de bout de la matière lors de l'opération de formation des chanfreins et du filetage externe, ces figures représentant progressivement la séquence de position occupée par la matière en cours de fabrication.

La figure 1 représente un tronçon de matière 10 qui, comme indiqué sur la figure 2, a été mise à une configuration lobulaire par tout dispositif voulu, par exemple par une opération de filage. La configuration particulière de la section est primordiale à la mise en oeuvre satisfaisante du procédé selon l'invention et nécessite la présence d'un nombre impair de lobes supérieur à 1, par exemple 3, 5, 7, 9, etc., et nécessite en outre que la largeur de la matière formée, mesurée entre deux plans parallèles coopérant avec les surfaces opposées, soit constante. Ainsi, la largeur représentée par la référence W entre des plans parallèles opposés P - P doit être égale à la largeur représentée par la référence W' mesurée entre deux autres plans parallèles P'-P', placés au contact des surfaces opposées de la matière (figure 2).Lorsque la matière initiale à cette configuration, elle peut être traitée par mise en oeuvre des opérations décrites dans la suite, comprenant la formation de chanfreins ou biseaux lobulaires dans des positions distantes longitudinalement, et la formation d'un filetage à la surface externe de la matière, dans une machine pratiquement classique de roulage sans centres à deux matrices menées.

Les machines de roulage du type précité et comme décrit plus en détail dans la suite, n'ont jamais été utilisées suivant le procédé sans centre avec des matières autres que celles de section circulaire, dans la mesure ou on peut le savoir. On constate de façon tout à fait imprévu qu'une telle machine de roulage, lorsqu'on l'utilise- avec la matière lobulaire indiquée précédemment peut former à la périphérie des chanfreins et un filetage si bien qu'un tronçon entier de matière peut recevoir des chanfreins et un filetage au cours d'une opération de mise en forme par roulage, les chanfreins et le filetage conservant la configuration lobulaire de la matière originale.

Plus précisément, l'invention repose sur la découverte du fait que les machines de roulage mettant en oeuvre deux matrices cylindriques menées d'espacement constant peuvent coopérer avec les faces périphériques de la matière lobulaire telle que décrite précédemment, cette matière avançant entre les faces de roulage des matrices suivant un trajet hélicoidal qui est défini par la coopération des faces des matrices et des facespdriphdriques de la matière, si bLen que les chanfreins des surfaces externes de la matière sont formés au cours d'opé- rations séparées de formage par roulage, le filetage et les chanfreins gardant avec précision la configuration lobulaire des éléments formés.

Au contraire, lorsque l'axe de la matière reste aligné au cours du traitement comme dans le cas du roulage d'une matière cylindrique, le profil de la matière se déforme et revient dans une grande mesure à un profil cylindrique et les avantages d'un élément rapporté îobuîaîre, comparés à ceux d'un élément cylindrique, disparaissent pratiquement.

Il est important de noter que les avantages qui permettent le traitement de la matière première allongée lors de la formation des chanfreins ei: du filetage peuvent être obtenus uniquement lorsque la matière a une configuxation lobulaire du type décrit, c'est-à-dire de largeur constante quel que soit l'endroit auquel elle est mesurée.

Dans une première étape de fabrication, un tronçon de matière, de préférence de section circulaire, est traité par exemple par filage afin qu'il prenne la configuration lobulaire décrite (figures 1 et 2). La matière des figures 1 et 2 est ensuite traitée afin qu'une série de chanfreins ou biseaux 11, distants longitudinalement, soit formée et, comme indiqué sur la figure 4, forme une réplique précise de la configuration lobulaire de la matière.

Les chanfreins ou biseaux 11 sont formés par introduction de la matière 10 entre deux rouleaux d'une machine classique de roulage à deux matrices cylindriques
Par exemple, une machine de roulage qui convient est la machine 111iC-5-F IRINE-ROLLER" de Kinefac Corporation, Worcerter, Mass. L'appareil et les matrices de roulage de ce dispositif sont décrits dans le catalogue de cette société.

En résumé, le dispositif de roulage destine à former les chanfreins 11 comprend deux rouleaux cylindriques menes dans le même sens. 1'arrangement ou l'orientation particulier des rouleaux peuvent varier selon les cas. Par exemple, lors de la formation du biseau indiqué sur la figure 4, les rouleaux peuvent être montés avec une orientation convergeant progressive ment, les axes étant coplanaires. Dans un tel dispositif de roulage, un cordon hélicoIdai peut être formé à la surface des rouleaux. Ceux-ci, à leur point de plus grand rapprochement, sont tels que les parties principales des corps sont séparées par une distance correspondant à la largeur W de la matière lobulaire.

Le chanfrein formé à la face externe de la matière est formé par un cordon en saillie porté par la face externe des matrices de roulage, ltespacement des parties en saillie au point de plus grand rapprochement des matrices correspondant à la dimension 12 (suivant la droite indiquée sur la figure 4).

Comme les appareils de roulage formant les chanfreins 11 et le filetage fonctionnent suivant des principes essentiellement identiques, la description de l'opération de formation de chanfreins suffit à la compréhension de l'opération de filetage réalisée avec une machine à deux cylindres pratiquement identiques, les matrices cylindriques de roulage ayant dans ce dernier cas une configuration permettant la formation du filetage et non des chanfreins à la face externe de la matière.

Comme indiqué plus précisément sur les figures 9 à 12, deux matrices cylindriques 15, 16 de roulage sont disposées longitudinalement et sont orientées de manière classique, leurs axes de rotation 17, 18 présentant une certaine convergence.

Les matrices sont entraînées dans le sens des flèches 19 et 20.

Chacune des figures représentées indique la positioh des différents éléments après une rotation de 900 de la matière, si bien que les figures représentent un cycle complet.

La matière 10 est portée par un rouleau ou bloc 21 de guidage. Les figures 9 à 12 représentent l'appareil pour le plus grand rapprochement des matrices 15, 16.

On note que les surfaces 21 de support sont orientées de manière qu'une droite passant par les axes 17 et 18 se trouve à une distance de la surface de support qui est supérieure à la moitié mais inférieure à la totalité de la largeur de la matière.

Comme l'indiquent les figures 9 à 12, les rouleaux menants provoquent la rotation de la matière comme indiqué par la flèche 22 lors de la formation des chanfreins et cette rotation provoque le déplacement d'un point qui se trouve sur l'axe central A suivant un trajet nélicoidal. Le trajet parcouru peut être facilement tracé en référence aux vues successives des figures 9, 10, 11 et 12.

Sur la figure 9, l'axe A est aligné sur l'axe central 23 qui se trouve à mi-chemin entre les axes de rotation des matrices 15 et 16, au point de leur plus grand rapprochement.

La rotation de la matière vers la position de la figure 10 provoque le déplacement de l'axe A de la matière vers la droite de l'axe central 23 et légèrement vers le haut.

La rotation jusqu'd la position de la figure 11 provoque le retour de l'axe A vers l'axe 23 vers une position qui se trouve au-dessus de la position initiale de la figure 9 d'une distance correspondant à la différence entre la distance 24 représentant l'espacement d'une partie plate du lobe à l'axe et la distance 25 représentant l'espacement d'une crête de lobe à l'axe central A.

La matière, comme représenté sur la figure 12, avance encore de 900 et l'axe A se trouve à gauche de l'axe 23, une rotation supplémentaire de 900 ramenant la matière à la position de la figure 9.

Il faut noter que la portée L qui porte une empreinte (représentant le chanfrein ou la base du filetage) indiquée en traits interrompus sur les figures 9 à 12, constitue une réplique précise bien que de diamètre réduits du profil ou déssin lobulaire de la matière. Le tracé du profil sur la portée L est une telle réplique précise car les matrices provoquent un déplacement h6- licoidal dela matière lors du roulage, ce trajet correspondant aux différences de dimensions entre les plats et les crêtes de la configuration lobulaire.

Il faut noter que le trajet hélicoïdal n'a pas une forme parfaitement circulaire transversalement.

I1 faut noter que la formation du filetage ou des chanfreins mise en oeuvre de façon classique sur les matières cylindriques à l'aide d'une machine de roulage à deux matrices cylindriques, peut être réalisée suivant différentes techniques classiques, par mise en oeuvre de configurations et d'orientations connues de matrices. Par exemple1 les matrices, au lieu d'avoir la configuration indique (matrices cylindriques présentant une certaine convergence et ayant un cordon hélicordal) peuvent avoir des axes qui pivotent et dans ce cas le dessin de la surface des matrices peut entre formé par une série de spirales de diamètre croissant progressivement.

Comme il existe grand nombre de configuratiorset de dispositions connues avec des matrices cylindriques mettant en oeuvre un formage à l'aide de cylindres, toutes ces configurations peuvent être adaptées au roulage d'une matière lobulaire, et il n'est pas nécessaire que tous les ensembles à matrices qui conviennent soient décrits en détail. Toutes les configurations et arrangements satisfaisants mettent en oeuvre une paire de matrices cylindriques menées et une surface de support qui maintient la matière à former à une distance convenable des matrices afin que le dessin voulu soit formé par roulage sur les surfaces de la matière lobulaire.

Comme indiqué précédemment, le résultat de la première opération de formage est la constitution des chanfreins lobulaires 11 comme indiqué sur les figures 3 et 4. Après la formation des chanfreins, la matière passe à nouveau dans un appareil de roulage indiqué schématiquement sur les figures 9 à 12 et le dessin formé par les matrices cylindriques est tel qu'un filetage 13 est formé à l'extérieur comme indiqué sur la figure 8, ce filetage étant lui-même lobulaire.

I1 faut noter sur les figures 5 et 7 que'la profondeur du filetage 13 doit suffire au passage au moins partiel et de préférence total dans les chanfreins 11, si bien que ceux-ci peuvent former une surface antérieure facilitant la formation du filetage dans la pièce logeant l'élément rapporté autotaraudeur.

La matière filetée et munie des chanfreins, représentée sur la figure 5, est alors traitée par les machines classiques de taraudage qui forment progressivement les trous axiaux 27 puis les taraudent si bien que des parties filetées et taraudées peuvent être découpées progressivement, dans les zones 28 délimitées entre les chanfreins.

La figure 7 représente un élément rapporté terminé.

I1 faut noter que les diverses opérations qui permettent la fabrication de l'élément rapporté peuvent être mises en oeuvre lorsque la matière est relativement molle, les éléments étant ensuite durcis en fonction de l'utilisation prevue.

La description qui précède indique que l'invention concerne un procédé et un dispositif de formation, à la surface externe d'un tronçon de matière, d'une configuration nécessaire à la réalisation d'un élément rapporté lobulaire. La fabrication met en oeuvre des machines classiques de roulage et l'opération de roulage ne nécessite pas la présence d'une tête de guidage de la matière lors de sa formation. Comme la configuration externe des éléments lobulaires est formée sur un morceau de matière en une seule pièce, les opérations suivantes telles que le perçage et le taraudage, par des procédés classiques, peuvent être mises en oeuvre sans manipulation, sans avance et sans orientation de petits éléments formes préalablement, toutes ces opérations étant nécessaires jusqu'à présent, Si bien que les économies de fabrication sont importantes.

Bien qu'on ait décrit l'invention en référence à la fabrication d'eléments rapportés ayant une partie externe filetée destinée à coopérer avec une pièce et une partie interne taraudée, il faut noter que le procédé convient aussi à la formation d'autres éléments filetés dépourvus de tête tels que les vis d'arrêt, les goujons filetés et analogues. Ainsi, l'expression "éléments rapportés" recouvre aussi ces autres dispositifs, dans le cadre de l'invention.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'inventiora

Claims (3)

A - la mise d'un tronçon de matière métallique à une onfiguration de section lobulaire uniforme, telle que REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'éléments rapportés lobulaires filetés et taraudés, caractérisé en ce qu'il comprend 1 - un nombre impair de lobes courts, supérieur à 1, est formé dans la matière, 2 - les lobes ont une étendue circonférentielle uniforme, et 3 - la largeur de la matière est pratiquement constante. F - la découpe ultérieure des tronçons percés et taraudés par des découpes réalisées transversalement dans la matière , le long d'axes adjacents aux chanfreins. E - le taraudage successif des tronçons de matière percés afin qu'un taraudage interne soit formé, et D - le perçage successif de parties de la matière filetée suivant un axe coïncidant avec l'axe de la matière, les parties percées étant solidaires de la matière, C - l'avance progressive de la matière entre une paire de matrices cylindriques de filetage, les périphéries des matrices, à leur point de plus grand rapprochement, étant séparées par une distance inférieure à la largeur de la matière, les matrices coopérant chacune avec un lobe différent lorsque la matière est portée sur une surface séparée d'une droite disposée entre les périphéries des matrices et leur point de plus grand rapprochement, par une distance supérieure à la moitié mais inférieure à la totalité de la largeur de la matière si bien quecelie-ci avance progressivement suivant un trajet hélicoïdal avec formation d'un filetage sur les lobes menés et sur les parties des chanfreins sans déformation du profil de la matière aux crêtes du filetage, B - la formation de plusieurs chanfreins lobulaires distants longitudinalement et en retrait circonférentiellement, sur la matière, ces chanfreins étant perpendiculaires à l'axe longitudinal de la matière et formant des prolongements du profil de la matière, 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chanfreins lobulaires sont formés sur la matière par déplacement de la matière suivant un trajet orbital dans un dispositif de roulage ayant deux matrices cylindriques coopérant avec deux surfaces lobulaires de la matière. A - la mise d'un tronçon de matière métallique à une configuration de section lobulaire uniforme telle que 3. Procédé de fabrication d'un élément rapporté filet et lobulaire, caractérisé en ce qu'il comprend

1 - un nombre impair de lobes courbes, supérieur à 1, est formé dans la matière,

2 - les lobes ont une étendue circonférentielle et radiale uniforme, et

3 - la largeur de la matière mesurée entre des plans parallèles tangents à des surfaces opposées de la matière est pratiquement constante,

B - l'avance progressive de la matière entre des matrices cylindriques de filetage qui forment une paire de matrices menées dont les périphéries, au point de plus grand rapprochement, sont séparées par une distance inférieure à la largeur de la matière, ces matrices coopérant chacune avec un lobe différent lorsque la matière est portée sur une surface séparée d'une droite disposée entre les périphéries des matrices à leur point de plus grand rapprochement, par une distance superieure à la moitié mais inférieure à la totalité de la largeur de la matière si bien que celle-ci avance progressivement suivant un trajet hélicoïdal avec formation d'un filetage sur les lobes menés sans déformation du profil de la matière au niveau-des crêtes du filetage,

C - le perçage de tronçons successifs de la matière filetée suivant un axe coïncidant avec l'axe longitudinal de la matière, les parties percées étant solidaires de la matière,

D - la formation de chanfreins à des intervalles distants le long de la matière, et

E - la découpe ultérieure des tronçons percés de la matière filetée et taraudée par découpe transversale de la matière suivant des axes adjacents aux chanfreins.