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"PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A LA FABRICATION D'ECROUS BRUTS -
DECOUPES A CHAUD"
L'invention est relative à la fabrication d'écrous bruts découpés à chaud, c'est-à-dire d'écrous non taraudés, obtenus d'un métal approprié suffisamment ramolli par échauffement.
La méthode ou le procédé de fabrication ne dépend pas de la constitution spéciale de l'acier ou du fer employé,' mais con- vient aussi bien en vue de l'utilisation de riblons, tels que les petits lingots provenant d'estampage, les chutes de tôles et analogues, mais n'exclus pas l'emploi de barres ou de tôles préparées d'avance et plus coûteuses. Par lingots il y a lieu de comprendre les chutes provenant du poinçonnage des tôles, barres, écrous bruts et analogues ou bien des coupes ou déchets de
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barres à boulons ou autres formes appropriées de riblons.
L'objet de la présente invention consiste à achever l'é- crou par une opération brève et simple à un tel point qu'il puisse être immédiatement livré au commerce comme un écrou brut substantiellement fin;., utilisable immédiatement après le taraudage, cette dernière opération étant de préférence accompagnée par l'enlèvement de toute bavure restant sur le bord inférieure de l'écrou brut. Le procédé de fabrication de l'écrou brut facilite l'opération detaraudage et la rend plus commode et plus précise que dans le cas de la fabrica- tion des écrous bruts selon toute autre méthode.
Les deux méthodes courantes de fabrication des écrous bruts sont: le découpage à froid et l'estampage à chaud. Ces méthodes sont bien connues, chacune cemporte un nombre de pha- ses successives de fabrication, exige l'emploi de barres mé- talliques profilées d'avance (usuellement de constitution spé- ciale) et donnent un produit qui n'est parfait qu'après un travail coûteux de parachèvement. Lorsqu'il s'agit d'obte- nir des écrous bien parachevés, des dépenses supplémentaires d'usinage et de parachêvement s'imposent.
Le procédé selon l'invention, qui élimine différentes pha- ses et opérations considérées actuellement comme nécessaires dans la fabrication des écrous bruts et qui sont plus ou moins ennuyeuses et coûteuses, consiste dans ses grandes li- gnes à chauffer préalablement le métal à traiter à un degré approprié tel que le rouge cerise ou orange (en pratique de 1200 à 1500 Fahrenheit) ensuite à découper, former et poin- çonner celui-ci jusqu'à obtention de la forme d'un écrou brut qui a ou peut avoir toute l'apparence d'un écrou parachevé, excepté le taraudage du trou de boulon.
Cette conformation est accomplie d'une manière très rapide, économique et parfaite
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comme expliqué ci-après de façon détaillée et en même temps que le parachèvement des pans, du fond de la couronne et du trou de l'écrou brut, de sorte que celui-ci est complètement fini et rendu au commerce après l'opération du t araudage,bien que dans certains cas il peut y avoir des bavures, lesquelles sont à enlever au cours de l'opération de taraudage.
Une phase particulière dans le procédé consiste dans l'enlèvement des bavures, au cas où il en reste, des arêtes de fond de déchets de poinçonnage avant le découpage des écrous bruts, ces bavures formant obtstacle au glissement et à l'a- vancement régulier des dits déchets vers le découpoir. Cet enlèvement des bavures peut être accompli d'une manière très simple, telle que par l'aplatissage des lingots qui nivelle les bavures formant obtstacle à l'avancement.
Cette opération d'apatissage peut être étendue jusqu'à réduction des lingots approximativement à l'épaisseur des écrous bruts à fabriquer, mais si on traite des lingots de l'épaisseur approximative@ent nécessaire, un tel aplatissage et réduation n'est pas néces- saire, mais peut être exécuté en vue de régler avec précision l'épaisseur de l'écrou brut parachevé. Les déchets obtenus par poinçonnage présentent généralement les têtes bombées et si celles-ci ne sont pas aplaties elles faciliteront la formation de la couronne de l'écrou brut par le simple découpage, sans nécessiter une autre pression axiale.
Mais, même si les têtes sont aplaties, la pression de dépoupage seule produira l'incur- vation, vers le haut et vers le bas, des têtes d'écrous bruts, sur et à proximité des lignes de dépoupage, formant ainsi une couronne efficace.
Avec de tels objets en vue, aussi bien que d'autres avan- tages qui peuvent résulter del'emploi de ces perfectionnements
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l'invention consiste dans la dite méthode, dans une modifica- tion de celle-ci, suivant laquelle l'épaisseur de l'écrou brut peut être réglée pari' avancement ou par le retard de l'action de la matrice femelle par rapport à l'action du poin- çon, ensuite dans de légères modifications par lesquelles il est possible de produire des 'écrous bruts crénelés, et dans la fabrication d'écrous bruts comme un article nouveau et per- fectionné de fabrication.
@ A simple titre d'exemple une forme d'exécution de l'objet de la présente invention est décrite ci-après en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
La fig. 1 est une vue latérale d'un appareil, adapté pour la réalisation du présent procédé, comportant un dispositif pour amener les déchets et un four d'échauffement et de ramo- lissement, l'appareil comportant en outre une presse dans la- quelle il est possible d'exécuter simultanément les opérations d'aplatissage des déchets et de découpage.
La fig. 2 est une vue latérale à échelle agrandie de la partie principale de la dite presse.
La fig. 3 est une vue en bout en coupe partielle de l'ex- trémité de sortie de la dite presse.
La fig. 4' est une vue en section verticale longitudinale à échelle agrandie des parties de la dite presse servant à l'aplatissage et au découpage, dans la position correspondant te à la fin de l'opération.d'aplatissage d'un déchet et de dé- coupage d'un écrou brut.
La fig. 5 montre une vue analogue des mêmes parties au haut de leur course avant l'opération montrée dans la fig. 4.
La fig. 6 montre une vue en plan dela partie inférieure de la presse.
La fig. 7 est une vue en coupe de cette même partie, sui- vant la ligne VII-VII de la fig. 6, montrant le plongeur de la
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presse soulevé, l'écrou brut étant déchargé.
La fig. 8 est une vue latérale montrant les moyens pour faire avancer le tronçon à aplatir, et le tronçon achevé qui se trouve devant lui, dans leurs positions respectives en des- sous du pilon ou marteau et entre les matrices de découpage.
La fig. 9 montre une vue latérale de ces mêmes organes.
Les fig. 10, 11 , 12 montrent des vues de détail en coupe partielle montrant la compression du tronçon et le découpage de l'écrou brut en une opération unique, ces vues montrant les phases successives de cette opération.
La fig. 13 est une vue analogue montrant lefond du poin- çon femelle et l'aplatisseur d'écrous, pour l'aplatissage, avec ou sans réduction, des tronçons qui peuvent être défor- més et laissant les tronçons avec des sommets plats.
La fig. 14 est une vue en section verticale de la partie de la presse adaptée pour la fabrication des écrous bruts, cet- te vue ne montrant que les détails nécessaires pour la compré- hension de la présente invention.
Les fig. 15 et 16 montrent respectivement une vue en sec- tion verticale des dispositifs de découpage des écrous bruts et une vue latérale de l'écrou brut produit, dans le cas où l'ajustage est tel que la matrice et le poinçon commenceront à agir à peu près simultanément.
Les fig. 17 et 18 montrent des vues similaires, dans les- quelles l'ajustage est tel que la matrice extérieure a termi né son découpage au moment où le poinçon commence à couper.
Les fig. 19 et 20 montrent des vues similaires des mêmes parties quand l'ajustage est tel, que le poinçon a déjà ter- miné son opération au moment où la matrice extérieure commen- ce à agir.
Les fig. 21 et 22 mantrent des vues similaires des mêmes parties quand l'ajustage est tel que la matrice extérieure
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aura exécuté environ les deux tiers de son découpage au moment au le poinqon commence à agir.
La fig. 23 est une vue en coupe d'une partie de la presse à matrices adaptées pour la production d'écrous crénelés, cette vue étant'limitée aux détails jugés nécessaires pour la com- préhension de l'invention.
La fig. 24 est une vue en section horizontale du poinçon, suivant une ligne située au-dessus des projections des créne- lures ou des bavures.
La fig. 25 est une vue d'extrémité d'an dessous de l'éjec- teur.
La fig. 26 est une vue latérale de l'écrou fabriqué.
La fig. 27 est une vue en plan par au-dessus de ce même écrou.
.Comme montré dans les dessins,l'échauffement et le ramol- lissement du fer ou de l'acier est réalisé dans un four ou ré- chauffeur approprié de type connuhet approprié, le métal chauf- fé étant transporté de ce four soit à la main, soit par des moyens automatiques vers les matrices qui conforment et décou- pent les écrous bruts.
Dans les dessins A indique le four pour réchauffement et le ramollissement dés tronçons, auquel ces derniers sont appor- tés de toute façon désirée, comme par exemple, par une machine automatique B pour la sélection et la distribution des tronçons
Le transporteur à bandes a du four conduit successivement les tronçons chauffés vers une chute c; les tronçons glissent le long de la chute par gravité et arrivent sur le lit 1 de la presse C. Le transporteur est construit avec des éléments en acier chrome-nickel, résistant à la chaleur.
2 est la matrice mâle, qui es fixée, de préférence fer- mement Liais amoviblement, dans la partie inférieure de la presse.
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corme matrice inférieure. 3 est la matrice supérieure femelle fixée au moyen d'un bloc de fixation 4 et d'un boulon de fixa.'- tion 5 dans le porte-matrice 6, ce dernier pouvant être dépla- cé verticalement avec la tête transversale 7 de la presse.
Le support 6 porte aussi un pilon 8, maintenu dans cenui- ci au moyen d'une vis defixation 9; le pilon coopère avec une masse ou enclume 10 du lit de la presse en vue d'aplatir le tronçon chauffé v. jusqu'à obtention de la forme montrée en (fig.4). A la descente du support 6 le pilon exécute son opé- ration d'aplatissage du tronçon chauffé qui était placé en- dessous de lui, et en même temps la matrice 3 coopère au dé- coupage de l'écrou brut x du tronçon aplati w (fig.4), qui é- tait placé et centré entre les matrices (comme montré en fig.
5) et forme l'écrou avec des pans latéraux unis.
Au mène moment le poinçon 11 coopère avec la perforation 12 de la matrice 2, pour découper et perforer avec grande pré cision l'écrou brut (fig. 4), enlevant a celui-ci un petit tron- çon.central Z, qui tombe ou est précipité ',Il travers la dite perforation 12. L'opération de découpage, exécutée par les matrices 2 et 3 forme sur l'écrou brut et enlève de celui- ci un déchet annulaire y, ce dernier étant le bord extérieur du tronçon qui avait été découpé de cette manière.
Ce déchet y abaisse, au moment de sa formation, un plateau 13 (fig.4) ou bien ce plateau est abaissé à cet instant par des moyens méca- niques), et au moment où la matrice 3 monte, le plateau 13 est soulevé par une tige 14 et par l'action d'une came appropriée 14' à la partie supérieure de la presse (fig.2 et 3) et enlève de déchet y autour de la matrice 2. Avant que le tronçon apla- ti suivant soit centré entre les matrices, le déchet y est en- levé ou retiré par des moyens appropriés.
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Le poinçon 11 se déplace avec le support 6 et la matrice
3, la tête 15 du dit poinçon étant ajustée dans l'encoche 16 d'une vis d'ajustage 17, cette dernière étant vissée dans le support 6. Le poinçon peut être ajusté, au moyen de la vis
17, relativement au fond de la matrice 3, de façon à être à niveau ou dépasser légèrement en-dessous de celle-ci,à volonté.
Un éjecteur 18 pour les écrous bruts est agencé autour du poinçon de manière à pouvoir coulisser verticalement dans le support 6 et la matrice 3. L'éjecteur est libre et au nouent où l'écrou brut est découpé, l'éjecteur est soulevé par ce der- nier (fig. 4), mais sans exercer de pression axiale ou dirigée vers le bas sur l'écrou brut, sauf en ce qui concerne le poids mène del' éj ecteur, et ce dernier n'a aucune influence sur la formation de la couronne de l'écrou brut. L'éjecteur est pour- vu. de bras latéraux 19 s'étendant en dehors à travers des rai- nures 20, pratiquées dans le support, et ces bras sont pourvus dvis réglables d'arrêt 21.
Quand le support 6 est soulevé (fig.7) les vis 21 rencontrent les parties fixes 22 du cadre de la presse, l'éjecteur est arrêté, et l'écrou brut parachevé est enlevé du poinçon et de l'intérieur de la matrice 3. L'é- crou brut, n'étant pas comprimé sur son sommet par aucun plon- geur destiné à lui donner la forme et'produire la couronne, peut s'expandre et gonfler librement vers le haut dans la ma- trice 3, et l'épaisseur de l'écrou brut parachevé dépend uni- quement del' épaisseur du métal qui est placé sur la matrice in- férieur, et dont l'épaisseur a légérement changé pendant le matriçage; l'épaisseur du métal dépendant du choix de l'épais- seur désirée ou de l'action du pilon 8.
En vue de donner une meilleureexplication de la partie du procédé, qui est relative à l'alimentation, à l'aplatissage et le dépoupage des tronçons chauffés, des moyens appropriés pour ces buts sont montrés dans les fig. 8 et 9. 3" est une
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glissière d'alimentation coulissant horizontalement dans le lit ou cadre de la presse à proximité du niveau des stations d'a- platissage et de découpage. Cette glissière est pourvue do mâe chaires 24 de poussée et de centrage à l'avant desquelles lors du gouvernent de retour de la glissière, est placé un tronçon chauffé v, venant de la chute c, et quand la glissière se meut vers le pilon et les matrices, le dit tronçon est poussé et reste centré en dessous du pilon lors du mouvement de retour- de la glissière.
Letronçon aplati est avancé de- puis les stations d'aplatissage et de découpage par d'autres
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mâchoires 25 de poussée et de centrage, articulées en 26 à la de // glissière 23. Lors du mouvement de retour/la glissière, ' les mâchoires 25 sont soulevées et passant vers l'arrière au- dessus d'un tronçon, placé en vue d'être aplati, sans le tou- cher ce mouvement est réalisé au moyen d'une broche 27 fixée aux mâchoires 25 et adaptée pour glisser.vers l'arrière sur une rampe au plateau-came 28 qui soulève les parties 27 et 25.
Ceplateau est attaché à pivotement en 29 au cadre de la près- Vx se de telle façon, que quand la broche 27 avance, elle passe 1 sous le! .plateau 28 en le soulevant et/laisse tomber ensuite dans sa position d'action.
Le tronçon y, après avoir été soulevé par le plateau 13 hors de la matrice 2, est enlevé d'un côté de la station de découpage par une brosse 30 ou analogue, qui est montrée sous la forme d'un bras attaché à pivotement au cadre de la presse en 31 de telle façon qu'il peut se mouvoir en travers de la station de découpage (Fig.8) .Un membre 32 connecte cette brosse avec un levier 33 attaché à pivotement en 34 au cadre de la presse. Pendant leretrait de la glissière il éloigne le levier 33 dela station d'opération et actionne la brosse de telle façon qu'elle se meuve en travers de la matrice 2 depuis la position montrée en pointillé jusque dans la position
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montrée en traits pleins, au moyen d'un ressort 35 formant cro- chet.
A proximité de la-fin du retrait de la glissière une broche fixe 36 libère le levier 33 de l'action du ressort 35, et ensuite un ressort 37 ramène la brosse dans la position mon- trèe en pointillé.
La tête transversale 7 est animée d'un mouvement de va et vient vertical par une came c' sur l'arbre c2 d'une façon con- nue. La glissière 23 est coulissée horizontalement d'une fa- çon appropriée en un mouvement de va et vient à l'aide de moyens convenables, tels que ceux montrés dans la figure 2.40 est un levier dont l'extrémité supérieure est connectée à la glissière
Ce levier est monté à pivotement au cadrede la presse en41 et'est pourvu d'un rouleau qui est guidé vers la droite ou vers la gauche (dans la dite fig.2) par un levier basculant verti- cal 42 à boutonnière. Ce levier est basculé vers le haut et vers le bas au moment opportun relativement aux mouvements de la matrice supérieure, par un bras 43, attaché à pivotement aulevier et à la tête transversale en 44 et 45.
Il est évident qu'après que la glissière 23 a été ajustée pour fournir des tronçons d'un certain diamètre et qui ne s'é- cartent pas trop de celui-ci, on doit continuer à travailler des tronçons de ces dimensions. Les diamètres des tronçons peuvent varier légèrement, mais le résultat voulu sera atteint si les matrices coupent dans l'intérieur ou dans l'extérieur du périmètre du tronçon. Si l'on désire couper des tronçons d'un diamètre essentiellement différent, la glissière 23 est ou peut être ajustée par rapport à l'élément moteur en mouve- ment de telle façon que le tronçon sera suffisamment centré par la glissière entre les matrices.ou bien il sera possible de faire varier la longueur de la course en avant de la glissière.
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@ Il est entendu, que l'extérieur de l'écrou brut peut être dé- coupé en carré, en hexagone ou d'une toute autre façon appro- priée, et les formes des matrices peuvent être choisies d'une faqon correspondante.
Les tronçons ou lingots n'ont pas besoin d'être sélection- nés et être amenés automatiquement au four Ils peuvent être placés à la main sur le transporteur avant que ce dernier n'en- tre dans le four en vue de les porter à l'intérieur.
Le déphet extérieur y peut être repoussé par le tronçon suivant au moment où ce dernier est centré entre les matrices ou bien par un poussoir pivotant comme le poussoir 25. Mais il est préférable d'employer un balayeur, analogue à la partie 30, qui enlévera la déchet extérieur même quand il doit être coupé en plusieurs pièces.
En vue de pouvoir utiliser les autres particularités de la présente invention, le découpage des pans del'écrou et le perçage ne doivent pas être simultanée, mais un découpage si- multané extérieur et intérieur permet d'obtenir un écrou brut meilleur et plus exact, dont la perforation est concentrique à la périphérie et parallèle aux pans latéraux, en outre le finissage est amélioré, et les deux coupes se font au cours du même échauffèrent.
Des particularités importantes de la présenteinvention peuvent être utilisées, si l'on travaille des tronçons poin- çonnés ou autres, tels que les déchets de tôles ou autres ma- tière convenable. Ces déchets ou lingots dont l'épaisseur cor- respond approximativemnt à celle des écrous bruts à produire peuvent être placées sur le transporteur c, pour passer le long de celui-ci et être travaillés par les moyens de découpage et d'aplatissage, déjà décrits. Aussi bien des tronçons tordus dont l'épaisseur n'est pas trop grande, peuvent être aplatis et dressés, et ensuite découpés sans réduire substantiellement
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l'épaisseur du métal. Cette observation est-applicable à tous les métaux appropriés qui sont approximativement aussi épais que les écrous bruts à fabriquer.
On a 'montré des moyens de matriçage avec lesquels le lin- got au autre pièce métallique peut être d'abord conformée à son sommet à l'épaisseur réduite à volonté après quoi, par les mêmes moyens de matriçage et par un mouvement subséquent de ceux-ci on arrive à produire un écrou brut parachevé. Dans les fig. 10, 11 et 12 on a montré un appareil à matrices dont l'élément central ou éjecteur est actionné par l'énergie de l'arbre principal et de cames sur celui-ci,par l'intermédiai- res des tiges 46 qui connectent les bras transversaux 19 a- vec des pivots 47.
Quand la tête transversale 7 descend d'abord, la matrice
3 et l'éjecteur 18 se déplacent ensemble et. chacune derces deux parties peut avoir la forme concave en vue de préserver ou de former la tête convexe du tronçon, comme montré dans ces figures. Au moment où l'épaisseur du tronçon est suffisamment réduite, les cames actionnant la partie 18 cesseront d'a- gir sur elle, tandis que le mouvement de descente de la matri- ce 3 se continue en découpant les faces de l'écrou brut comme décrit auparavant. Pendant le mouvement ascendant la matrice 3 est ramenée à sa position initiale relativement à l'éjecteur et l'écrou est déchargé de l'intérieur de la matrice femelle, substantiellement comme déjà décrit et montré dans la fig. 7.
Dans cette construction l'éjecteur 18 exerce aussi une opéra- tion dépression et de réduction. Dans la fig. 10 les parties sont montrées dans la position qui précède immédiatement leur descente et la réduction du tronçon. La fig. 11 montre le mo- ment où le tronçon est suffisamment réduit, et la fig. 12
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montre la position, où la matrice 3.est descendue plus loin par rapport à l'éjecteur 18 et a découpé la face de l'écrou et en a enlevé le déchet extérieur, la partie 18 ayant remonté d'une hauteur égale l'épaisseur de l'écrou brut.
Dans la fig. 13 on a montré une construction dans laquelle les mêmes parties actionnés de la même façon, sont adaptées pour la réduction du tronçon ou lingot sans lui donner autre chose que la forme plate à son soumet. Dans les opérations décrites ici le poinçon 11 agit de la même façon que déjà dé- crit, ainsi que le fait la matrice mâle inférieure 2.
Quand le métal doit être travaillé sans aplatissage préa- lable le pilon peut être facilement enlevé de la presse, et si les tronçons doivent être découpés en écrous bruts, ils seront avancés d'une façon appropriée par les éléments de transports, comme décrit.
Le pilon et la matrice 3 sont réversibles en vue d'augmen- ter la durée de leur service, et sont formés avec des sur- faces inclinées, comme montré, contre lesquelles peuvent agir les vis defixation et les. autres dispositifs de blocage en vue d'obtenir un aggripement sérieux par lequel le pilon et la matrice seront maintenus en place avec sécurité.
Après l'éjection de l'écrou brut parachevé, comme montré dans la fig. 5, ce dernier est reçu par une chute mobile ou par un plateau déflecteur 38, qui est amené dans la position de service par une tige 39 au moment, où la tête transversale à monté assez haut pour le permettre. Quand la tête transversa- le, à la course suivante, commence à descendre, cette chute est ramenée vers l'arrière hors du chemin.
L'extrémité'inférieure de la chute c est pourvue de mayens connus d'alimentation, par lesquels les tronçons chauffés sont débités séparément l'un après l'autre à l'avant du poussoir 24, cette distribution étant réglée con--
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fermement aux mouvements des autres parties de la presse.
Ci-dessus sont mentionnés les particularités utiles et les résultats.de la présente invention :
Les pans del'écrou brut sont découpés d'une façon exac- te, droite et parfaite, et sans angles droits par rapport au fond, et n'ont plus- besoin d'être.ajustés ou parachevés ; la même chose est vraie pour le trou de boulon de l'écrou brut qui reste une et possède même généralement la surface polie, ce qui constitue une préparation parfaite pour un taraudage facile et précis sans alésage préalable ;
le fond de l'écrou brut est plat et exact à cause de la pression exercée autour de la marge/défi 'écrou pendant l'opération de découpage des pans, aidée par la pression exécutée par le perçage du trou de boulon, de sorte qu'aucune autre pression axiale ne doit plus être appliquée à l'écrou en vue d'une telle conformation du fond.
L'écrou est pourvu de la couronne exactement autour de son périmètre et autour du trou de boulon, et son finissage est parfait à ce point de vue, à cause de la pression de décou- page autour de la marge extérieure, qui déprime le métal ramol- li justement à proximité des droites de découpage des pans, de sorte qu'aucune autre pression axiale n'est plus nécessaire pour la formation de la couronne et pour le parachèvement de l'écrou brut, et il n'est non plus nécessaire, que la paroi extrême intérieure de la matrice femelle presse ou entre en contact avec la couronne de l'écrou brut en vue de former cel-
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le-ci; les opérations séparées usuelles de parachèvement des pans et du fond de l'écrou brut, ainsi que celle/biseautage ' ' / et couronnement de celui-ci sont ou peuvent être rendues su- perflues ;
il n'est plus nécessire d'avomr une pression axiale paur expandre l'écrou brut latéralement dans les angles de la matrice pour remplir celle-ci, et par conséquent le présent procédé peut être accompli avec une machine moins robuste et
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une dépense d'énergie moindre que dans les cas ordonaires ; laqualité du métal,de l'écrou brut est améliorée par l'échauffe- ment et par le travail de celui-ci; et tous ces résultats uti- les sont réalisés par une seule course de la presse de sorte que le procédé est rapide et économique}
Dans la réalisation de la présente invention il est pré- férable de-régler la hauteur de l'écrou brut et du métal con- tenu dans celui-ci, comme décrit ci-après et comme montré dans les figures 14 à 22 inclusivement.
Les parties montrées dans ces dernières ont déjà été-com- plètement décrites, et on décrira maintenant un certain dispo- sitif de réglage pour l'ajustage du poinçon 11 par rapport à la matrice femelle 3. Ceci est effectué par la rotation de la vis 17 en vue de lever ou d'abaisser le poinçon en correspond dance avec l'objet à fabriquer. Si on lève le poinçon par rap- port à la matrice femelle, plus le métal sera accumulé dans celle-ci, et par conséquent la hauteur de l'écrou brut sera augmentée, ainsi que la longueur du trou pour le taraudage.
Les moments relatifs de l'action de la matrice extérieure ou femelle et du poinçon central sont degrande importance.
Au moment, où la matrice extérieure commence son action de dé- coupage, l'écoulement du métal mou de l'intérieur de la matri- ce et du corps de l'écrou brut, et qui forme le déchet ou tran- che extérieure commence à être réduit. Si le poinçon agit le premier, et la matrice extérieure ensuite, l'écoulement du métal vers l'extérieur subit une restriction moindre, et une quantité plus faible de métal restera dans l'écrou brut, et une plus grande quantité du métal travaillé passera dans la tran- che ou partie découpée, par conséquent l'épaisseur verticale ou la hauteur de l'écrou sera respectivement moindre.
Si le poinçon et les matrices commencent leur action approximative- ment en même temps, l'écoulement du métal vers l'extérieur
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sera plus réduit, l'écrou brut contiendra par conséquent plus de métal, sa hauteur sera plus grande, et moins de métal passe- ra aux déchets. Tous ces résultats sont plus marqués, si l'a- justage relatif du poinçon et des matrices et le délai d'ac- tion du poinçon sontplus grands. Au maximum de cet ajustage relatif, la matrice aura complété son action et l'extérieur de l'écrou brut sera complètement découpé avant que le poinçon commencera d'agir.
La matrice et le poinçon sont entraînés par la même tête transversale à mouvement vertical, et le dit ajustage est ac- compli par soulèvement du poinçon relativement à la matrice au moyen d'une vis, de telle façon, que le poinçonnage soit retardé à volonté suivant le travail à exécuter.
Le mode d'action décrit ci-dessus est réalisable, puis- que le sommet de la matrice est ouvert d'une telle façon, que la matrice n'est pas restreinte à recevoir ou à maintenir une quantité déterminée seulement de métal. Si une plus grande quantité de métal est reçue dans la matrice et si l'écrou brut devient plus haut, l'éjecteur monte plus haut pour s'accomoder à la plus grande quantité de métal et à la hauteur de l'écrou.
Toutes ces opérations doivent être exécutées sur le métal convenablement ramolli et porté à la température convenable comme décrit auparavant.
Il résulte de ce qui vient d'être décrit que la présente méthode est très économique, parce qu'elle permet de conserver dans l'écrou brut une très grande proportion de métal travaillé et réduit notablement la quantité des déchets qui en résultent; elle possède outre le grand avantage 'de rendre réglable la quantité de métal dans l'écrou, par l'utilisation des mêmes matrices et par le dit réglage des moments d'action des élé- ments de découpage.
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La conservation du métal en vue d'obtenir une plus grande hauteur de l'écrou brut, spécialement dansées environs du cen- tre du sommet, présentel'avantage tangible en ce qu'elle per- met d'obtenir une plus grande longueur de taraudage dans l'é- crou fini proportionnellement au métal employé.
Dans l'opération décrite ci-dessus le couronnement parfait de l'écrou est réalisé par la pression de découpage exercée par la matrice extérieure, et quand l'écoulement vers l'exté- rieur du métal du corps de l'écrou brut est considérablement restreint, la dépression du milieu de la couronne de l'écrou par le poinçon n'a qu'une influence minime, de sorte que pra- tiquement on obtient la hauteur totale désirée à l'endroit de la perforation, qui doit ensuite être taraudée.
Dans les procédés connus de couronnement des écrous bruts, par une opération séparée après la formation de l'écrou brut, le métal enlevé en vue de la formation de la couronne était entièrement perdu ; au contraire, le présent perfectionnement permet de le conserver dans l'écrou brut et le métal qui re- tourne aux déchets se trouve sous une forme récupérable, et le coût d'une telle opération de couronnement est épargné.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"IMPROVEMENTS RELATING TO THE MANUFACTURE OF RAW NUTS -
HOT CUTTINGS "
The invention relates to the manufacture of raw hot-cut nuts, that is to say non-threaded nuts, obtained from a suitable metal sufficiently softened by heating.
The method or process of manufacture does not depend on the special constitution of the steel or iron employed, but is equally suitable for the use of scrap, such as small ingots from stampings, scrap sheets and the like, but does not exclude the use of bars or sheets prepared in advance and more expensive. By ingots it is necessary to understand the scraps resulting from the punching of sheets, bars, raw nuts and the like or else cuts or waste of
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bolt bars or other suitable forms of scrap.
The object of the present invention is to complete the nut with such a brief and simple operation that it can be immediately delivered to the market as a substantially fine raw nut, usable immediately after tapping, this the latter operation being preferably accompanied by the removal of any burrs remaining on the lower edge of the raw nut. The method of manufacturing the raw nut facilitates the tapping operation and makes it more convenient and more precise than in the case of manufacturing the raw nuts by any other method.
The two common methods of making raw nuts are: cold cutting and hot stamping. These methods are well known, each one involves a number of successive manufacturing stages, requires the use of pre-profiled metal bars (usually of special constitution) and gives a product which is only perfect. after expensive finishing work. When it comes to obtaining properly finished nuts, additional machining and finishing expenses are required.
The process according to the invention, which eliminates various phases and operations currently considered necessary in the manufacture of raw nuts and which are more or less tedious and expensive, consists in its long lines in preheating the metal to be treated at a suitable degree such as cherry red or orange (in practice 1200 to 1500 Fahrenheit) then to cut, shape and punch this one until obtaining the shape of a raw nut which has or can have all the Appearance of a finished nut, except the tapping of the bolt hole.
This conformation is accomplished in a very fast, economical and perfect manner.
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as explained in detail below and at the same time as the finishing of the sides, the bottom of the crown and the hole of the raw nut, so that the latter is completely finished and returned to the market after the operation of the t threading, although in some cases there may be burrs, which must be removed during the tapping operation.
A particular phase in the process consists in removing burrs, if any remains, from the bottom edges of punching waste before cutting the raw nuts, these burrs forming an obstacle to sliding and regular advancement. said waste to the cutter. This removal of the burrs can be accomplished in a very simple manner, such as by flattening the ingots which levels the burrs forming an obstacle to progress.
This flattening operation can be extended until the ingots are reduced to approximately the thickness of the rough nuts to be manufactured, but if ingots of the approximate thickness required are processed, such flattening and reduction is not necessary. - sary, but can be carried out with a view to precisely adjusting the thickness of the finished raw nut. The waste obtained by punching generally has domed heads and if these are not flattened, they will facilitate the formation of the crown of the raw nut by simple cutting, without requiring further axial pressure.
But, even if the heads are flattened, the tearing pressure alone will produce the curvature, up and down, of the rough nut heads, on and near the tearing lines, thus forming an effective crown. .
With such objects in view, as well as other advantages which may result from the use of these improvements
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the invention consists in said method, in a modification thereof, according to which the thickness of the raw nut can be regulated by the advancement or the delay of the action of the female die with respect to the action of the punch, then in slight modifications by which it is possible to produce crenellated raw nuts, and in the making of raw nuts as a new and improved article of manufacture.
@ By way of example, one embodiment of the object of the present invention is described below with reference to the appended drawings, in which:
Fig. 1 is a side view of an apparatus, suitable for carrying out the present process, comprising a device for supplying the waste and a heating and softening oven, the apparatus further comprising a press in which it. It is possible to carry out the waste flattening and cutting operations simultaneously.
Fig. 2 is an enlarged side view of the main part of said press.
Fig. 3 is a partial sectional end view of the outlet end of said press.
Fig. 4 'is a view in longitudinal vertical section on an enlarged scale of the parts of said press used for flattening and cutting, in the position corresponding to you at the end of the operation. - cutting of a raw nut.
Fig. 5 shows a similar view of the same parts at the top of their stroke before the operation shown in FIG. 4.
Fig. 6 shows a plan view of the lower part of the press.
Fig. 7 is a sectional view of the same part, taken along line VII-VII of FIG. 6, showing the plunger of the
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press raised with the raw nut unloaded.
Fig. 8 is a side view showing the means for advancing the section to be flattened, and the completed section in front of it, in their respective positions below the pestle or hammer and between the cutting dies.
Fig. 9 shows a side view of these same organs.
Figs. 10, 11, 12 show detail views in partial section showing the compression of the section and the cutting of the raw nut in a single operation, these views showing the successive phases of this operation.
Fig. 13 is a similar view showing the bottom of the female punch and the nut flattener, for flattening, with or without reduction, sections which can be deformed and leaving the sections with flat tops.
Fig. 14 is a vertical sectional view of the part of the press suitable for manufacturing the raw nuts, this view showing only the details necessary for an understanding of the present invention.
Figs. 15 and 16 show respectively a vertical sectional view of the blank nut cutting devices and a side view of the produced raw nut, in the case where the fit is such that the die and the punch will begin to act slowly. nearly simultaneously.
Figs. 17 and 18 show similar views, in which the fit is such that the outer die has finished cutting when the punch begins to cut.
Figs. 19 and 20 show similar views of the same parts when the fit is such that the punch has already finished its operation by the time the outer die begins to act.
Figs. 21 and 22 have similar views of the same parts when the fit is such that the outer die
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will have performed about two-thirds of its cutting by the time the punch begins to act.
Fig. 23 is a sectional view of a portion of the die press suitable for the production of castle nuts, this view being limited to those details deemed necessary for an understanding of the invention.
Fig. 24 is a horizontal sectional view of the punch, taken along a line above the projections of the cracks or burrs.
Fig. 25 is an end view from below of the ejector.
Fig. 26 is a side view of the manufactured nut.
Fig. 27 is a plan view from above of the same nut.
As shown in the drawings, the heating and softening of the iron or steel is carried out in a suitable furnace or heater of a suitable known type, the heated metal being transported from this furnace either to the furnace. hand, or by automatic means to the dies which shape and cut out the raw nuts.
In the drawings A indicates the furnace for heating and softening of the sections, to which the latter are supplied in any way desired, as for example, by an automatic machine B for the selection and distribution of the sections.
The conveyor belt a of the oven successively leads the heated sections to a chute c; the sections slide along the chute by gravity and arrive on bed 1 of the press C. The conveyor is built with elements in chromium-nickel steel, resistant to heat.
2 is the male die, which is fixed, preferably firmly and releasably, in the lower part of the press.
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corme lower matrix. 3 is the female upper die fixed by means of a fixing block 4 and a fixing bolt 5 in the die holder 6, the latter being able to be moved vertically with the transverse head 7 of the die. hurry.
The support 6 also carries a pestle 8, held in it by means of a fixing screw 9; the pestle cooperates with a mass or anvil 10 of the press bed in order to flatten the heated section v. until the shape shown in (fig. 4) is obtained. On the descent of the support 6 the pestle performs its operation of flattening the heated section which was placed below it, and at the same time the die 3 cooperates in cutting the raw nut x from the flattened section w (fig. 4), which was placed and centered between the dies (as shown in fig.
5) and forms the nut with united side panels.
At the same time, the punch 11 cooperates with the perforation 12 of the die 2, to cut and perforate with great precision the raw nut (fig. 4), removing from it a small central section Z, which falls. or is precipitated ', It through said perforation 12. The cutting operation, performed by the dies 2 and 3 forms on the raw nut and removes therefrom an annular waste y, the latter being the outer edge of the section which had been cut in this way.
This waste lowers there, at the time of its formation, a plate 13 (fig. 4) or else this plate is lowered at this moment by mechanical means), and when the die 3 rises, the plate 13 is raised. by a rod 14 and by the action of a suitable cam 14 'at the upper part of the press (fig. 2 and 3) and removes waste y around the die 2. Before the next flattened section is centered between the dies, the waste is removed or withdrawn there by appropriate means.
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The punch 11 moves with the support 6 and the die
3, the head 15 of said punch being fitted in the notch 16 of an adjusting screw 17, the latter being screwed into the support 6. The punch can be adjusted by means of the screw
17, relative to the bottom of the die 3, so as to be level or slightly protruding below it, at will.
An ejector 18 for the raw nuts is arranged around the punch so as to be able to slide vertically in the support 6 and the die 3. The ejector is free and at the knot where the raw nut is cut, the ejector is lifted by this. last (fig. 4), but without exerting axial or downward pressure on the raw nut, except as regards the lead weight of the ejector, and the latter has no influence on the formation of the crown of the raw nut. The ejector is supplied. side arms 19 extending outwardly through grooves 20 in the support, and these arms are provided with adjustable stop screws 21.
When the support 6 is lifted (fig. 7) the screws 21 meet the fixed parts 22 of the press frame, the ejector is stopped, and the finished raw nut is removed from the punch and from the inside of the die 3 The raw nut, not being compressed on its top by any plunger intended to give it the shape and produce the crown, can expand and swell freely upwards in matrix 3, and the thickness of the finished raw nut depends only on the thickness of the metal which is placed on the lower die, and whose thickness has changed slightly during the forging; the thickness of the metal depending on the choice of the desired thickness or the action of the pestle 8.
In order to give a better explanation of the part of the process, which relates to the feeding, flattening and cutting of the heated sections, means suitable for these purposes are shown in figs. 8 and 9. 3 "is a
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Feed slide horizontally sliding in the press bed or frame near the level of the flattening and cutting stations. This slide is provided with my thrust and centering pulleys 24 at the front of which, during the return control of the slide, is placed a heated section v, coming from the chute c, and when the slide moves towards the pestle and the dies, said section is pushed and remains centered below the pestle during the return movement of the slide.
The flattened section is advanced from the flattening and cutting stations by others
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pushing and centering jaws 25, articulated at 26 to the slide 23. During the return / slide movement, the jaws 25 are lifted and passing rearwardly over a section, placed in the slide. seen to be flattened, without touching it this movement is effected by means of a pin 27 fixed to the jaws 25 and adapted to slide backwards on a ramp to the cam plate 28 which lifts the parts 27 and 25 .
This plate is pivotally attached at 29 to the frame of the near Vx in such a way that when the pin 27 advances, it passes 1 under the! .plateau 28 by lifting it and / then drops into its operating position.
The section y, after being lifted by the platen 13 out of the die 2, is removed from one side of the die-cutting station by a brush 30 or the like, which is shown as an arm pivotally attached to the die. press frame at 31 such that it can move across the die-cutting station (Fig.8). A member 32 connects this brush with a lever 33 pivotally attached at 34 to the press frame. While removing the slide, he moves lever 33 away from the operating station and actuates the brush so that it moves across die 2 from the position shown in dotted lines to the position
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shown in solid lines, by means of a spring 35 forming a hook.
Near the end of the slide retraction a fixed pin 36 releases the lever 33 from the action of the spring 35, and then a spring 37 returns the brush to the position shown in dotted lines.
The transverse head 7 is driven in a vertical reciprocating movement by a cam c 'on the shaft c2 in a known manner. Slide 23 is suitably slid horizontally in a reciprocating motion using suitable means, such as those shown in figure 2.40 is a lever the upper end of which is connected to the slide
This lever is pivotally mounted on the press frame 41 and is provided with a roller which is guided to the right or to the left (in said fig. 2) by a vertical tilting lever 42 with a buttonhole. This lever is tilted up and down at the opportune moment relative to the movements of the upper die, by an arm 43, pivotally attached to the lever and to the transverse head at 44 and 45.
It is obvious that after the slide 23 has been adjusted to provide sections of a certain diameter and which do not deviate too much from it, sections of these dimensions must be continued to be worked. The diameters of the sections may vary slightly, but the desired result will be achieved if the dies cut inside or outside the perimeter of the section. If it is desired to cut sections of substantially different diameter, slide 23 is or can be adjusted relative to the moving drive member such that the section will be sufficiently centered by the slide between the dies. or it will be possible to vary the length of the stroke in front of the slide.
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@ It is understood that the outside of the raw nut can be cut into a square, hexagon or any other suitable way, and the shapes of the dies can be chosen in a corresponding way.
The sections or ingots do not need to be selected and to be fed automatically to the oven. They can be placed by hand on the conveyor before the latter enters the oven in order to carry them to the oven. inside.
The outer dephet can be pushed back there by the following section when the latter is centered between the dies or else by a pivoting pusher such as pusher 25. But it is preferable to use a sweeper, similar to part 30, which will remove outdoor waste even when it has to be cut into several pieces.
In order to be able to use the other features of the present invention, the cutting of the sides of the nut and the drilling must not be simultaneous, but simultaneous external and internal cutting makes it possible to obtain a better and more exact raw nut, whose perforation is concentric at the periphery and parallel to the side panels, in addition the finishing is improved, and the two cuts are made during the same heating.
Important features of the present invention can be utilized, if working with punched or other sections, such as scrap metal or other suitable material. These wastes or ingots, the thickness of which corresponds approximately to that of the raw nuts to be produced, can be placed on the conveyor c, to pass along the latter and be worked by the cutting and flattening means, already described. . Also, twisted sections, the thickness of which is not too great, can be flattened and straightened, and then cut without substantially reducing
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the thickness of the metal. This observation is applicable to all suitable metals which are approximately as thick as the raw nuts to be manufactured.
We have shown die-forging means with which the lin- got to the other metal part can be first formed at its top to the reduced thickness at will after which, by the same die-forging means and by a subsequent movement of those -Here we manage to produce a finished raw nut. In fig. 10, 11 and 12 a die apparatus has been shown the central or ejector element of which is actuated by the energy of the main shaft and of cams thereon, through the intermediary of the rods 46 which connect the transverse arms 19 with pivots 47.
When the transverse head 7 descends first, the die
3 and the ejector 18 move together and. each of these two parts may have the concave shape in order to preserve or form the convex head of the section, as shown in these figures. When the thickness of the section is sufficiently reduced, the cams actuating part 18 will cease to act on it, while the downward movement of die 3 is continued by cutting the faces of the raw nut. as described before. During the upward movement the die 3 is returned to its initial position relative to the ejector and the nut is unloaded from the interior of the female die, substantially as already described and shown in fig. 7.
In this construction, the ejector 18 also exerts a vacuum and reduction operation. In fig. 10 the parts are shown in the position immediately preceding their descent and reduction of the section. Fig. 11 shows the moment when the section is sufficiently reduced, and FIG. 12
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shows the position, where the die 3 has descended further relative to the ejector 18 and has cut the face of the nut and removed the outer scrap, the part 18 having risen by a height equal to the thickness of the raw nut.
In fig. 13 a construction has been shown in which the same parts, actuated in the same way, are adapted for the reduction of the section or ingot without giving it anything other than the flat shape to be submitted. In the operations described here, the punch 11 acts in the same way as already described, as does the lower male die 2.
When the metal is to be worked without prior flattening the pestle can be easily removed from the press, and if the sections are to be cut into rough nuts, they will be appropriately advanced by the transport members as described.
The pestle and die 3 are reversible in order to increase their service life, and are formed with inclined surfaces, as shown, against which the fixing screws and them can act. other locking devices to achieve a serious grip whereby the pestle and die will be held securely in place.
After ejection of the finished raw nut, as shown in fig. 5, the latter is received by a mobile chute or by a deflector plate 38, which is brought into the service position by a rod 39 when the transverse head is mounted high enough to allow it. When the transverse head on the next stroke begins to descend, that fall is pulled back out of the way.
The lower end of the chute c is provided with known feed mayens, by which the heated sections are debited separately one after the other in front of the pusher 24, this distribution being adjusted accordingly.
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firmly to the movements of other parts of the press.
The useful features and results of the present invention are mentioned above:
The sides of the raw nut are cut in an exact, straight and perfect manner, and without right angles to the bottom, and no longer need to be adjusted or finished; the same is true for the raw nut bolt hole which remains one and usually even has the polished surface, which is a perfect preparation for easy and precise tapping without pre-reaming;
the bottom of the raw nut is flat and accurate because of the pressure exerted around the margin / deflection of the nut during the face cutting operation, aided by the pressure carried out by drilling the bolt hole, so that 'no further axial pressure should be applied to the nut for such a bottom shaping.
The nut is crowned exactly around its perimeter and around the bolt hole, and its finish is perfect from this point of view, because of the cutting pressure around the outer margin, which depresses the metal. softened precisely near the cutting lines of the sides, so that no further axial pressure is necessary for the formation of the crown and for the completion of the raw nut, nor is it necessary either , that the inner end wall of the female die presses or comes into contact with the crown of the raw nut in order to form it.
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this; the usual separate operations of finishing the sides and the bottom of the raw nut, as well as the / bevelling '' / and crowning thereof are or can be made superfluous;
it is no longer necessary to apply axial pressure to expand the raw nut laterally into the corners of the die to fill the die, and therefore the present process can be accomplished with a less robust machine and
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less energy expenditure than in ordinary cases; the quality of the metal, of the raw nut, is improved by heating and by the work thereof; and all of these useful results are achieved by a single stroke of the press so that the process is fast and economical}
In carrying out the present invention it is preferred to adjust the height of the raw nut and the metal contained therein, as described below and as shown in Figures 14 to 22 inclusive.
The parts shown in the latter have already been fully described, and a certain adjusting device will now be described for the adjustment of the punch 11 relative to the female die 3. This is effected by the rotation of the screw. 17 in order to raise or lower the punch in correspondence with the article to be manufactured. If the punch is raised relative to the female die, the more metal will be accumulated in it, and consequently the height of the raw nut will be increased, as well as the length of the hole for tapping.
The relative moments of the action of the outer or female die and the central punch are of great importance.
The moment the outer die begins its cutting action, the flow of soft metal from the inside of the die and the body of the raw nut, and which forms the scrap or outer slice begins. to be reduced. If the punch acts first, and the outer die next, the flow of metal to the outside is less restricted, and less metal will remain in the raw nut, and more of the metal being worked will pass through. in the slice or cut part, consequently the vertical thickness or the height of the nut will be respectively less.
If the punch and the dies begin their action at approximately the same time, the flow of the metal outwards
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will be smaller, the raw nut will therefore contain more metal, its height will be greater, and less metal will go to waste. All these results are more marked if the relative fit of the punch and the dies and the delay in action of the punch are greater. At the maximum of this relative fit, the die will have completed its action and the outside of the raw nut will be completely cut out before the punch begins to act.
The die and the punch are driven by the same vertically moving transverse head, and said adjustment is accomplished by lifting the punch relative to the die by means of a screw, so that the punching is delayed at will. depending on the work to be done.
The mode of action described above is achievable, since the top of the die is opened in such a way that the die is not restricted to receiving or holding only a determined amount of metal. If more metal is received in the die and the raw nut gets higher, the ejector rises higher to accommodate the greater amount of metal and the height of the nut.
All these operations must be carried out on the metal suitably softened and brought to the suitable temperature as previously described.
It follows from what has just been described that the present method is very economical, because it makes it possible to keep in the raw nut a very large proportion of metal worked and notably reduces the quantity of waste which results therefrom; it also has the great advantage of making the quantity of metal in the nut adjustable, by using the same dies and by said adjustment of the moments of action of the cutting elements.
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The preservation of the metal in order to obtain a greater height of the raw nut, especially in the vicinity of the center of the top, has the tangible advantage in that it allows to obtain a greater length of thread. in the finished nut in proportion to the metal used.
In the operation described above the perfect crowning of the nut is achieved by the cutting pressure exerted by the outer die, and when the outward flow of the metal from the body of the raw nut is considerably restricted, the depression in the middle of the crown of the nut by the punch has only a minimal influence, so that in practice the desired total height is obtained at the location of the perforation, which must then be tapped .
In the known methods of crowning raw nuts, by a separate operation after the formation of the raw nut, the metal removed for the formation of the crown was entirely lost; on the contrary, the present improvement allows it to be kept in the raw nut and the metal which returns to the scrap is in a recoverable form, and the cost of such a capping operation is saved.
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