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L'invention est relative à un procédé de fabrication à froid d'é- crous polygonaux à partir de segments cylindriques de tiges par façonnage de bout du segment, accompagné d'une réduction, en un prisme à facettes en forme de tronc de cône, de dimensions trop grandes d'un côté, suiv, avant le forage final, d'un forage partiel exécuté au-moyen de poinçons se déplaçant en sens opposés et présentant des faces frontales planes et des broches en forme de doubles troncs;de cône de mêmes longueurs, dans: une matrice dont le creux a la forme d'un prisme correspondant à celui de la pièce terminée; le processus se termine par une opération de calibrage du forage après le,découpage connu des minces disques de déchets.
On connâît de nombreux procédés de fabrication d'écrous par fa- çonnage à froid, qui ont pour but de réduire les importants déchets accompagnant le finissage à enlèvement de copeaux.
Quelques-uns de ces procédés de façonnage partent de segments de tiges ou de pièces d'ébauche cylindriques ayant une section notablement plus petite que celle de la pièce à préparer, et refoulant tout d'abord la matière de façon notable au cours d'une première opération d'usinage en conservant le profil de départ, dans le but de dresser les faces frontales du segment plus ou moins écrasées au cours du cisaillement, et former des ébauches préalables des futures facettes de l'écrou ainsi que des forages en cul-de-sac.
Le façonnage suivant du profil de départ à sa forme polygonale finale est ensuite réalisé par repoussâge de la pièce usinée au moyen de poinçons d'ébauche à partir de l'intérieur, ou bien encore par un nouveau refoulement, en une forme ronde de dimensions trop grandes,par estampage dans des matrices hexagonales périphériques subdivisées. Dans ce -cas, les forages en cul-de-sac devant former le forage du noyau de l'é- crou, ont des profondeurs différentes suivant le degré de compression préalable de la pièce usinée produit par le refoulement antérieur et,les facettes des écrous sont formées en partie par le fluage libre de la matière résultant du façonnage particulier des pièces usinées intermédiaires.
Dans d'autres procédés elles sont façonnées dans des évidements spéciaux de matrices, mais il est alors nécessaire de retourner les pièces estampées de 1800 au cours de leur passage d'une opération à l'autre.
D'autres procédés connus de fabrication à froid d'écrous hexagonaux partent de segments de pièces usinés qui possèdent déjà le profil de l'écrou terminé. Ces procédés connus appliquent également des opérations de dressage des segments plus ou moins écrasés provenant dela cisaille, soit après un forage complet exécuté d'un seul côté soit au cours d'un forage préalable appliqué des dèux côtés. Une opération de forage complet exécuté d'un seul côté, avant le dressage du segment, dans le but de pouvoir refouler de la matière à l'intérieur de ce forage lors du dressage ultérieur, aboutit sur la face oblique de cisaillement à une disposition excentrée du forage qui provoque une réduction dela durée de vie des outils.
Il se produit une augmentation des déchets, parce que, lors du dressage, de la matière est refoulée dans le forage préalable et doit de nouveau en être éliminée lors du découpage des disques de déchets, sous l'action d'une sollicitation unilatérale dupoingon de forage. Un dressage, au cours d'une opération de forage préalable exécutée des deux côtés, ne peut aplanir qu'imparfaitement l'ébauche de la presse parce que les broches tronconiques des poinçons se déplaçant en sens inverses ont déjà pénétré dans la matière au moment où les épaulements de dressage rabaissés des poinçons arrivent à agir.
Ce mode de forage préalable, combiné intentiellement au dressage, aboutit à l'obtention de différences,de hauteurs dépassant les tolérances admises, pour un seul et même écrou, du fait que la matière en provenance de la face de l'ébauche traitée en dernier lieu lors du cisaillement ne peut plus fluer vers la face inférieure de l'ébauche autour de la broche
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servant au forage préalable, après la pénétration des broches du forage préalable se déplaçant en sens inverses, lors du contact des épaulements de dressage rabaissés.
Ce procédé utilise également,pour son application à côté de pièces de départ usinées polygonales coûteuses, ne convenant pas en pratique au façonnage à fro id, deux presses individuelles afin de pouvoir effectuer le retournement de 1800 de l'ébauche, nécessaire au façonnage de la seconde facette. L'interruption du traitement, après le fa- çonnage préalable dans la première presse, provoque le durcissement des ébauches façonnées à froid, ce qui exerce une influence néfaste sur la durée de vie des outils qui suivent. De même, les ébauches, qui ont des grandeurs différentes suivant le degré d'usure del'outil de façonnage préalable, sont mélangées.
Elles pénètrent en ordre quelconque suivant leur section la plus grande ou la plus petite dans l'outil de façonnage final de la seconde presse,occasionnant des effets nuisibles sur la durée de tie de cet outil et aboutissant à un façonnage à arêtes plus ou moins vives des contours extérieurs des écrous.
La plupart des procédés décrits appliquent des degrés de façonnage à froid quidépassent la capacité de déformation de la matière. Dans ces procédés, on mentionne bien en partie les influences nuisibles qui s'exercent sur les outils par le blocage des ébauches dans ces outils sans que la matière en excès ne puisse s'échapper. En outre, la plupart des procédés ne tiennent pas compte de l'influence du façonnage sur l'ébau- che attendu qu'un refoulement trop important au début donne lieu d'une part à la formation de fissures par suite du dépassement de la limite de plasticité de la matière et,d'autre part, des refoulements initiaux trop importants influencent de façon-nuisible la durée de vie des outils suivants.
L'invention a pour objet un procédé de fabrication, par façonnage appliqué à froid, d'écrous hexagonaux à partir de segments de tiges cylindriques, qui ne présente pas les inconvénients décrits des procédés connus et au moyen duquel il est possible de produire en série, par estampage continu, sans retournement des ébauches, des pièces satisfaisant aux tolérances exigées, avec une consommation minimum d'énergie et un degré de façonnage minimum, en partant de segments de tiges cylindriques jusqu'à obtention des écrous hexagonaux calibrés, en ménageant dans la :plus grande mesure possible'la matière'et les outils.
L'étage de refoulement préalable, exigeant une consommation exagérée d'énergie et sollicitant de façon exagérée la pièce façonnée, est remplacé par une opération de dressage par réduction, comprenant également la plus grande partie'du façonnage du segment de tige rond en une pièce finale hexagonale. Graôe à ce procédé d'un nouveau genre de façonnage des écrous, il est possible d'utiliser au départ un segment cylindrique dont la hauteur est égale ou inférieure à celle de la pièce terminée, de manière telle qu'il n'apparaisse au cours de l'opération d'estampage, aucune déformation ou seulement une déformation:;'négligeable dans le sens de l'axe de la pièce façonnée.
Bien plus, le façonnage s'effectue dans le sens d'un aplatissement, c'est-à-dire avec compensation de l'allongement et du raccourcissement pendant le dressage par réduction du segment, et compensation entre l'allongement et le raccourcissement lors du forage préalable opéré des deux côtés et du maintien des faces frontales ou d'appui de l'ébauche de l'écrou à contour extérieur calibré par les douilles abaissées des poinçons. La légère augmentation de section nécessaire en cas de forage en profondeur des deux côtés est fournie par la matière fluant en sens transversal aucours du forage préalable du noyau.
D'après ce quiprécède, l'invention consiste en ce que, en partaut d'un segment de tige cylindrique dont la hauteur correspond essentiellement à celle de l'écrou fini, on façonne par réduction dans une première opéra-
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tion d'usinage au moyen d'un poinçon prismatique, une ébauche hexagonale conique estampée de bout sur ses deux faces frontales et munie d'une facette, dans une matrice comprenant un évidement prismatique rétrécissant en forme de cône.
Cette ébauche est ensuite forée en profondeur dans l'opération suivante, principalement du côté du poinçon, dans un évidement prismatique de ce dernier avec formation d'empreintes de même profondeur exécutées par des broches doubles en forme de troncs de cône se déplaçant en sens inverses et munies de faces frontales planes, puis elle est calibrée de toutes parts sur son contour extérieur. La mince nervure cylindrique de déchet est ensuite découpée de façon connue et finalement le forage du noyau de l'ébauche de l'écrou est calibré et poli tout autour pour faciliter le taraudage du filet. Les procédés de façonnage connus, partant de matériaux ronds, pour la fabrication d'écrous à froid nécessitent des augmentations de section de plus de 50% entre la section de départ et celle de l'écrou terminé.
Ou bien, les augmentations de longueurs des circon- férences depuis la circonférence du segment jusqu'à celle de l'écrou fini, dépassent 30 %. C'est là l'origine des ruptures fréquentes des écrous obtenus par façonnage à froid d'après des procédés connus, en partant de matériaux ronds. C'est également là la cause pour laquelle on ne peut utiliser dans la mise en pratique de ces procédés, que des matériaux métallurgiques spéciaux, au point de vue des quantités de rebuts admissibles. En outre, les essais nécessaires de réçeption sévères des matériaux sont coûteux et sont nuisibles à un fonctionnement continu des installations.
Le procédé actuel aboutit-, grâce à la caractéristique principale de l'invention consistant en un façonnage réducteur de. segment rond en un prisme hexagonal conique dressé, à des augmentations de section entre la section de départ et celle de l'écrou fini de beaucoup-inférieures à 20% L'augmentation de longueur des circonférences depuis celle du segment jusqu'à celle de l'écrou fini, est notablement inférieure à 15% dans le procédé actuel. Le procédé se maintient ainsi dans les limites des capacités de déformation admissibles pour des! matériaux normaux. Le procédé conforme à l'invention peut utiliser pour le façonnage un matériau quelconque usuel du commerce sans danger de produire des fissures.
En appliquant le procédé sur une presse à transport transversal, la résistance au départ est accrue à un tel point dans l'ébauche d'écrou calibrée, qu'à partir de matériaux usuels du commerce, pouvant être soumis ou non à un durcissement thermique, on façonne à froid par recuit mécanique des écroue dont la résistance dépasse de plus de 50% celle du matériau de départ.
On représente à titre d'exemple sur le dessin les différentes opérations d'usinage pour l'applicationdu procédé conforme à l'invention.
La fig. 1 représente une vue en élévation d'une tige cylindrique, représentée seulement partiellement, dont le segment a été découpé en ayant subi un certain écrasement, au moyen d'un appareil de cisaillement non représenté.
La fig. 2 est une coupe à travers l'ébauche en forme de prisme conique façonnée par réduction, munie de facettes d'un côté et dressée, après la première opération d'usinage.
La fig. 3 est une coupe à travers l'ébauche hexagonale de l'écrou après la seconde opération d'usinage, calibrée par repoussage de la matiè- re provenant des forages en cul-de-sac, et munie de facettes et de renfoncements de forages des deux côtés.
La fige 4 montre une coupé par l'ébauche forée revenue mécaniquement de l'écrou après la troisième opération d'usinage, le disque de coupe des déchets étant montré sous cette,ébauche.
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La fig. 5 est une coupe à travers l'écrou hexagonal fini (à part le taraudage du filet) après calibrage du forage du noyau, le léger déchet en volume enlevé par estampage étant représenté ci-dessous.
Les fig. 6 à 10 représentent les différentes vues en élévation d'écrous hexagonaux revenus mécaniquement5 produits au cours du façonnage, depuis le segment cylindrique jusqu'à l'écrou fini (à part le taraudage du filet).
La fig. Il représente le premier outil accompagné d'un dispositif de cisaille représenté schématiquement, après l'introduction d'un segment avant le début dela première opération d'usinage.
La fig. 12 représente le second outil muni de l'ébauche introduite avant le' début de la seconde opération dtusinage.
La fig. 13 le troisième outil muni de l'ébauche intermédiaire introduite avant le début de la troisième opération d'usinage.
La fig. 14 représente le quatrième outil muni de l'ébauche de l'écrou introduite avant la dernière opération de râclage du forage.
La fig. 15 représente le premier outil muni de l'ébauche à la fin de la première opération d'usinage.
La fig. 16 représente le second outil, muni de l'ébauche intermédiaire façonnée dans la matrice du poinçon à la fin de la seconde opération d'usinage.
La fig. 17 représente le troisième outil muni de l'ébauche de l'écrou foré à la fin de la troisième opération d'usinage, l'anneau de déchet découpé étant représenté en-dessous de la matrice de découpage.
La fig. 18 représente le quatrième outil muni de l'écrou terminé (à part le taraudage du filet) revenu mécaniquement après la dernière opération de râclage du forage, le déchet résultant étant représenté en-dessous de la matrice de râclage.
La fabrication d'un écrou hexagonal suivant l'invention s'effectue de la manière suivante dans le dispositif représenté schématiquement sur les fig. Il à 14 ou respectivement 15 à 18.
A l'aide du dispositif de cisaillement représenté schématiquement et muni ducouteau de cisaillement m (fig. Il), on cisaille sur une très courte hauteur le segment cylindrique A. à partir de la tige cylindrique S dont le diamètre est approximativement égal à la mesure de la clé de l'écrou terminé. Le segment A est déplacé devant la matrice 3 (fig. Il) dans laquelle il est façonné par le poinçon 1 par réduction, c'est-à-dire avec un rétrécissement partiel de la section, dans l'évidement prismatique conique de la matrice 3 construite de façon connue sous forme de matrice à ressort en une ébauche prismatique-conique V (fig. 2 et 15), à arêtes plus ou moins vives.
Pendant cette opération, la hauteur de l'ébauche V demeure à peu près égale à celle du segment A parce que sa partie inférieure, à cause de la réduction, a une section plus petite et s'est légèrement allongée, tandis que la partie supérieure a une section aplatie et s'est légèrement rac- courcie. Cette opération constitue la caractéristique principale de l'invention, qui consiste en ce que le façonnage du segment A de section cylindrique en une section hexagonale s'effectue par la combinaison d'opérations d'usinage de réduction et d'aplatissement.
Pendant cette même opération on produit sur l'ébauche à sa face inférieure,une facette de dimensions trop grandes qui est façonnée en une facette dressée normalement pendant l'opération d'usinage suivante, par fluage libre de la matière sans qu'elle ne vienne en contact avec des faces d'outils qui.:::.l'entourent. En même temps,
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les faces frontales du segment A plus ou moins écrasées par la cisaille sont estampées de bout par les faces frontales planes des poinçons 1 et
2 (fig, Il et 15). Quand le façonnage est terminé, l'ébauche provisoire V est rejetée par le poinçon 2 et est déplacée vers l'outil voisin par la pince de transport transversal 10, 10 représentée schématiquement.
La douille 7 pouvant glisser sur la tige 6 (fig. 12) détache tout d'abord l'ébauche V de la pince 10, 10 en la poussant dans la matrice 11 construite également de façon connue sous forme de matrice à ressort. La matrice à poinçon 9 montée sur le chariot du poinçon possède un évidement prismatique correspondant au contour extérieur à arêtes vives de l'écrou fini. Quand la face frontale de la matrice 9 vient au contact de la face frontale de la matrice 11, celle-ci revient en arrière à l'encontre du ressort 14 fonctionnant comme accumulateur de force; l'éjecteur 16 pousse la douille 13 en avant par l'intermédiaire de la tige 15 contre la matrice 9 du poinçon, l'ébauche V pénétrant ainsi dans l'évidement de la matrice 9 du poinçon.
Dans cet évidement s'effectue le façonnage de l'ébauche primitive V pour obtenir l'ébauche intermédiaire Z. Les douilles 7 et 13 forment les surfaces d'appui alors que les poinçons 8 et 12 de forage préalable, ayant la forme d'un double cône, se déplaçant en sens opposés, et munis de faces frontales planes, façonnent les forages en cul-de-sac et les renfoncements de l'ébauche intermédiaire Z, le volume de matière fluante provenant des forages en cul-de-sac servant au calibrage du contour extérieur des érrous. Dans ce façonnage également, l'allongement et l'aplatissement de la matière se compensent.
La matière fluant dans le sens de l'axe de la pièce usinée sous l'action de la pénétration du poinçon en forme de double cône, est arrêtée par les faces frontales des douilles 7 et 13 et dévie dans le sens transversal. Par le façonnage de l'ébauche intermédiaire dans la matrice 9 du poinçon, la deuxième facette peut être estampée normalement sans qu'un retournement de 180 de l'ébauche V soit nécessaire. Quand le chariot dupoinçon revient en arrière, la douille 7 pousse d'abord l'ébanche intermédiaire Z au moyen de la tige 6 pouvant être commandée pendant que la douille 13 revient en arrière dans le forage de la matrice 11.
L'ébauche intermédiaire Z est ensuite rejetée par l'éjecteur 16 par l'intermédiaire de la tige 15 et de la douille 13 et est déplacée au moyen de la pince de transport transversal 19,19 vers la matrice dè forage 20 (fig. 13).
A cet endroit, s'effectue de façon connue au moyen du poinçon de forage 17 (fig. 17) le découpage du mince disque de déchet a, avec production de l'ébauche R de l'écrou, Après un nouveau déplacement transversal au moyen des pinces 23, 23 vers la matrice à râcloir 24 (fig. 14 et 18), le poinçon de râclage 21 râcle le déchet de râclage s du forage du moyau de l'écrou M (fig. 18) terminé, à l'exception du taraudage du filet. Les éjecteurs 18 ou 22 empêchent que les écrous ne restent accrochés aux poin- çons de forage ou de râclage.
La subdivision du façonnage final du forage du noyau en deux opérations de découpage et de râclage évite des cassures et des saillies dmms le forage du noyau. Les durées de vie du poinçon de forage 17 et du tarau- deur nécessaire au taraudage ultérieur du filet est considérablement augmentée par cette subdivision du façonnage final du forage du noyau* En outre, dans des écrous à forages du noyau raclée, on peut mieux tarauder des filets à tolérance étroite et à pas pleins que dans des écrous dont le forage du noyau a seulement été découpé.
Il y a lieu derremarquer que le mode de finissage d'écrous hexagonaux décrit, conforme à l'invention, s'effectue sur une presse progressanté, à quatre étages, à transport transversal à petite course, de sorte
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qu'à chaque levée de la presse est éjectée une ébauche d'écrou forée terminée. Suivant la grandeur des écrous, 140 à 115 pièces peuvent être fabriquées par minute, ce nombre diminuant quand la grandeur des écrous augmente. Par suite de cette grande production, une grande importance doit être attachée aux durées de vie des outils. Comme dans l'application du procédé, on utilise des déformations aussi faibles que possible, les outils subissent de façon correspondante une sollicitation réduite.
Le procédé à quatre étages décrit peut également être conduit comme procédé à trois étages en combinant l'étage de forage à celui de raclage, au moyen d'une seule opération de découpage et de raclage.
Les écrous fabriqués suivant le procédé décrit sont, aux points de vue de l'aspect et du maintien de la tolérance, tout-au-moins équivalents à ceux fabriqués par les procédés de façonnage connus jusqu'à présent, le danger de formation de fissures étant de plus écarté. La disparition de toute saillie ou fissure dans le forage du noyau constitue un autre progrès.
Comme le procédé part de matériaux bon marché existant dans le commerce et de matériaux ronds étirés pouvant être généralement utilisés dans la pratique, il en résulte un facteur d'économie considérable. Par suite de la légère augmentation de section entre la tige cylindrique et l'écrou hexagonal façonné, .des formations de fissures sont évitées de facon certaine parce que la déformation totale se maintient endéans la plasticité admissible pour des matériaux malléables. Pour cette raison, tous les matériaux du commerce, durcissables ou non par voie thermique, peuvent être usinés et des matériaux métallurgiques spéciaux,, nécessitant de nombreux procédés pour leur élaboration pratique, ne sont pas nécessaires.
Le procédé est décrit en donnant comme exemple.des écrous normaux hexagonaux. On peut produire par des procédés analogues aussi bien des écrous inférieurs que supérieurs ainsi que des écrous spéciaux ayant d'autres formes de section.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de fabrication à froid d'écrous à partir de segments cylindriques de tiges par forage partiel précédant le forage final etexécuté au moyen de poinçons se déplaçant en sens inverses, dans una matrice dont l'espace -creux a la forme d'un prisme correspondant à l'objét fini caractérisé en ce que le segment cylindrique de tige, adapté à la section de l'écrou, est estampé de bo dans une première opération d'usinage en un prisme en forme de tronc de cône à facette unilatérale, est ensuite estampé à sa forme extérieure définitive dans une matrice,
par un forage partiel précédant le forage final et exécuté au moyen de poinçons se déplaçant en -sens inverses et présentant des faces frontales planes et des broches en forme dédouble tronc de cône, de même longueur, après quoi le forage est façonné de façon connue.