Procédé de fabrication de pièces allongées, comprenant une tête polygonale et machine pour la mise en aeuvre de ce procédé On connaît déjà des machines qui fabriquent des boulons à partir d'ébauches cylindriques. Au cours d'un premier temps, ces machines forment une tête intermé diaire dont la largeur entre méplats est égale ou supé rieure au diamère inital de l'ébauche et, au cours d'un second temps, cette tête intermédiaire est transformée en une tête définitive de même volume, mais dont la largeur entre méplats est plus grande, alors que la hau teur dans le sens axial est plus faible.
Cependant, il n'était pas possible jusqu'à maintenant de construire une machine à deux coups permettant de réaliser ces étapes lorsque les boulons devaient avoir un volume de tête tel qu'ils correspondent aux dimensions normalisées, auquel cas le volume de la tête est supérieur à celui que l'on peut repousser à partir d'une longueur de tige supérieure au double de la valeur du diamètre de l'ébauche.
On connaît des machines à deux coups qui permet tent de fabriquer de petits boulons à tête ronde. La tête intermédiaire qui est formée au premier coup par ces machines est approximativement identique à la tête défi nitive. Elle est formée d'un segment de tige qui à partir de la matrice de retenue s'étend sur une longueur double du diamètre. L'outil de finition comprend une matrice qui coulisse longitudinalement contre l'action d'un res sort en venant en contact avec le poinçon et une tige mobile dans cette matrice qui est guidée dans un canal conique avec un certain jeu latéral, de sorte que la tige peut tourner un peu sur le côté pendant la formation d'une fente sur la tête. Une machine de ce type ne peut pas non plus être utilisée pour la production de boulons ayant les caractéristiques rappelées ci-dessus.
Les autres méthodes connues, qui permettent de fabriquer des boulons à tête polygonale en deux coups ou en un seul ne permettent pas non plus de produire des têtes polygonales qui correspondent, en ce qui con cerne leurs dimensions relatives aux normes imposées. En particulier, on ne pouvait pas jusqu'à maintenant emboutir des longueurs d'ébauche supérieures, car il se formait une bavure et l'ébauche se cintrait de façon incontrôlée, de sorte qu'il n'était pas possible de fabri quer des boulons de haute qualité par ce moyen.
Lorsqu'on emboutit u premier coup de poinçon une longueur libre de l'ébauche suffisante pour donner tout le volume de la tête, la tige s'écrase ou se plie au lieu d'être emboutie. Si on essaie de soutenir la tige au moyen d'une matrice rigide de forme polygonale agencée de façon à former une tête intermédiaire, la matière s'infil tre entre la face frontale du poinçon mobile et la matrice et il se forme une bavure autour de la base de la tête.
L'invention vise donc à résoudre ce problème et con siste à fournir un procédé par étampage à froid en deux coups permettant de fabriquer des boulons de section polygonale dont le volume de la tête soit plus grand que celui d'une longueur d'ébauche égale à deux fois le dia mètre, sans flambement des parties à emboutir ni dis torsion, ces boulons présentant des angles parfaitement remplis et cela sans nécessiter des pressions d'embou tissage particulièrement élevées qui tendraient à réduire la durée de service des boulons et. par conséquent, ren draient le procédé peu économique.
L'invention a pour objet un procédé de fabrication, par étampage à froid. de pièces allongées comprenant une tête polygonale et une tige cylindrique, à partir de barres rondes, en deux temps de frappe, procédé dans lequel, au cours du premier temps. on applique une pres sion axiale sur l'extrémité de la barre en limitant le gon flement latéral par une première enceinte polygonale afin de transformer ladite extrémité en une tête intermédiaire de forme polygonale dont les dimensions sont inférieures dans le sens latéral aux dimensions latérales de la tête terminée, et supérieures dans le sens axial, et, au cours du second temps.
on applique une pression axiale sur l'extrémité de la tête intermédiaire en limitant son éta lement latéral dans une seconde enceinte polygonale, ainsi qu'une machine pour la mise en oeuvre du procédé.
Le procédé est caractérisé en ce que, les deux opé rations de frappe sont effectuées alors que la barre est maintenue dans une même matrice de retenue, en ce que, durant la première frappe, la première enceinte de limi tation latérale est déplacée puis retenue dans une posi tion axiale déterminée par rapport à la barre étampée de façon à retenir la barre par frottement et empêcher pendant au moins la dernière partie du premier temps d'étampage tout déplacement axial de cette barre, en ce que, durant le second temps de frappe,
la seconde enceinte est déplacée par rapport à la barre en direction axiale et en ce que la barre est maintenue dans l'orien tation voulue pour que les arêtes longitudinales de la tête intermédiaire se trouvent dans l'alignement des arê tes de la seconde enceinte.
La machine selon l'invention est caractérisée par des premiers moyens de commande capables d'amener le premier élément par-dessus ladite extrémité saillante, et de le maintenir dans une position fixe par rapport à la matrice de retenue, par des seconds moyens de com mande capables de déplacer le second élément en direc tion de la matrice de retenue et par rapport au premier élément de façon à agir sur ladite extrémité saillante alors que le premier élément se trouve dans ladite posi tion fixe, l'autre desdits outils présentant un logement dont les faces latérales et frontales sont fixes les unes par rapport aux autres durant tout le second mouvement d'étampage sur ladite extrémité saillante.
Un avantage particulier obtenu grâce au procédé défini ci-dessus est le fait que la friction du métal de la tête intermédiaire sur les parois de la matrice de l'outil de dégrossisage empêche la formation d'une bavure le long de la face de l'outil d'emboutissage.
En outre, lors de la fabrication de têtes polygonales en deux temps sur des barres rondes ou des fils ordinai res, il était nécessaire jusqu'à maintenant de repousser la barre dans un logement de section circulaire ayant la longueur axiale désirée et un diamètre légèrement supé rieur au diamètre entre les angles de la tête terminée que l'on désirait obtenir et ensuite de couper le bord de la tête avec un poinçon de découpage polygonal, ceci entraînait une perte de matière et rendait plus difficile l'opération de refoulement, puisqu'il fallait repousser un volume de matière égal au volume de la tête, plus le volume de matériel perdu.
Le procédé permet d'étamper la barre sur la lon gueur nécessaire pour donner le volume de matière cor respondant à la tête terminée, et cela à chacun des deux temps successifs, la première fois à une forme semblable à celle de la tête terminée, mais de longueur axiale supé rieure et de section plus petite et la seconde fois aux dimensions désirées, sans perte ni bavure.
Grâce au fait qu'on étampe toute la longueur sail lante de la barre au cours du premier temps, et cela seu lement dans la direction dans laquelle elle doit se dépla cer pour arriver à la forme finale et qu'au cours du second temps de même, on étampe tout le volume en le faisant fluer à nouveau, mais seulement dans la même direction que lors du premier temps, on peut obtenir une tête polygonale terminée et pleine sans pli ou fluage ren trant, sans opération ultérieure, sans perte. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de la machine selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe transversale de la première forme d'exécution, montrant la position des pièces pendant le premier mouvement d'avance de la coulisse ; la fig. 2 est une vue semblable montrant la position des pièces plus tard au cours du premier mouvement, la fig. 3 est une vue semblable, montrant la position des pièces à la fin de ce premier mouvement, la fig. 4 est une vue semblable montrant la position des pièces, lorsque le chariot se retire après son premier mouvement d'avance ;
la fig. 5 est une vue similaire montrant la position des pièces pendant la seconde course du chariot, au moment où le poinçon de finissage arrive en contact avec l'ébauche ; la fig. 6 est une vue semblable montrant la position des pièces à la fin du second mouvement du chariot; la fig. 7 est une vue semblable montrant la position des pièces, lorsque le poinçon est retiré à la suite de son second mouvement ;
la fig. 8 est une coupe transversale partielle d'une seconde forme d'exécution, dans laquelle le chariot du poinçon se déplace vers l'avant au cours de son premier mouvement, la fig. 9 est une vue semblable montrant la position des pièces à la fin du premier mouvement du chariot de la fig. 8 ; la fig. 10 est une vue semblable montrant la position des pièces pendant le second mouvement du chariot; la fig. 11 montre la position des pièces à la fin du second mouvement, et la fig. 12 est une vue en coupe axiale d'une ébauche emboutie à froid selon l'invention.
La machine à deux coups représentée aux fig. 1 à 7 comprend une matrice de support 20 pourvue d'une ouverture centrale cylindrique 21. Lorsqu'on désire fabriquer un boulon avec une collerette sur la face infé rieure de la tête comme dans la forme décrite, un loge ment 22 coaxial à l'ouverture 21 est formé dans la face frontale 23 de la matrice. Un extracteur 24 se meut en mouvement alternatif dans la matrice 20, à son extré mité arrière. Pendant l'opération de frappe sur une ébauche, cette tige 24 reste stationnaire dans la matrice, de façon à former une butée fixe qui vient en contact avec l'extrémité arrière de la pièce à forger.
L'ébauche 25 est constituée par un segment de lon gueur déterminée d'une tige ronde qui a été coupée dans une barre de façon usuelle au moyen d'un mécanisme (non représenté) qui fait partie de la machine décrite. Cete ébauche est ensuite mise en place devant le loge ment de la matrice par un mécanisme de transfert.
La machine décrite comprend (fi-. 1) un chariot mobile 26 alternativement vers la matrice 20 et dans la direction opposée. Un porte-outils 27 est monté coulis sant sur le chariot 26. Ce porte-outils porte un outil de dégrossisage et un outil de finissage au moyen desquels le premier et le second coup sont frappés sur l'ébauche. Le porte-outils est mobile de façon à pouvoir amener alternativement chaque outil devant le logement 21. On peut utiliser pour réaliser ce déplacement n'importe quel mécanisme, mais il est préférable d'utiliser celui qui a été décrit dans le brevet américain N1932396.
L'outil de dégrossissage 28 comprend un organe 29 en forme de manchon qui présente à son extrémité avant une bride transversale 30, de forme cylindrique, élargie. L'organe 29 coulisse dans un organe tubulaire 31 monté sur le porte-outils 27. Un guide 32 s'appuie sur l'extré mité arrière de l'organe 31 derrière l'extrémité arrière du manchon 29. Le guide 32 est fixe par rapport au porte- outils 27. A son extrémité arrière le manchon 29 de l'outil de dégrossissage présente un logement 33. Un ressort à boudin 34 est logé dans ce logement. Il est armé entre le manchon 29 et le guide 32, sollicitant l'ouril 28 vers l'avant par rapport au porte-outils 27. A son extrémité avant, le manchon 29 porte une matrice 35.
Celle-ci présente une cavité longitudinale 36 de sec tion hexagonale. A son extrémité avant, elle présente une saillie cylindrique 37 qui s'étend en avant de la face fron tale de la bride 30 et qui est dimensionnée de façon à coulisser librement dans le logement 22 de la matrice 20.
Une plaque de soutien 38 est engagée entre l'extré mité arrière du poinçon et un épaulement transversal interne 39 que présente le manchon 29.
L'outil de dégrossissage comprend également un poinçon 40 de section hexagonale et qui coulisse libre ment dans le logement hexagonal 36 de la matrice 35. Environ au milieu de sa longueur, le poinçon 40 présente une partie agrandie 41 qui bute contre un épaulement 42 de l'extrémité avant du guide 32. Derrière cette partie agrandie 41, le poinçon se prolonge par une tige 43 de diamètre réduit qui coulisse dans le guide 32. Un levier d'extracteur 44 qui pivote sur une partie 27a du porte- outils 27 est placé de façon à buter sur l'extrémité arrière de la tige 43, lorsque l'outil de dégrossissage 28 est dans l'alignement du logement 21.
Le manchon 29 de l'outil de dégrossissage présente une fente longitudinale 45. Une tige d'arrêt 46 portée par le porte-outils 27 est engagée dans cette fente. La Lon gueur de cette fente 45 parallèlement au mouvement du chariot est sensiblement supérieure à la longueur corres pondante de la portion de la tige 46 qui est engagée dans la fente, de sorte que l'outil 28 peut coulisser axialement par rapport au porte-outils 27 et au chariot 26 sur une distance déterminée par la dimension de la fente et de la tige. Normalement (fi-. 1), le ressort 34 subit une compression supplémentaire pendant le parcours du porte-outils 27 et du chariot 26 par rapport à l'outil 28.
L'extracteur 44 reste stationnaire sur le porte-outils 27 durant tout le premier temps de l'opération du chariot. Pendant ce premier temps (fig. 3), le poinçon 40 étampe l'extrémité extérieure de l'ébauche 25 et la comprime à froid sous forme du segment hexagonal 25a qui remplit exactement la cavité hexagonale 36 de la matrice 35. Pendant cette opération, comme l'ébauche est prise d'une barre ronde, le métal est étampé tout d'abord sous forme d'une masse ronde en contact avec les faces pla nes de la cavité centrale 36 qui supportent l'ébauche et l'empêchent de flamber. Ensuite le métal de la barre rem plit les angles du logement. Le résultat est que la cavité est remplie de façon très complète à la fin de l'opération.
Un facteur critique au cours du premier mouvement qui vient d'être décrit est le fait que la largeur du loge ment 36, mesurée entre les faces planes, ne doit pas être supérieure à 1,5 fois le diamètre primitif de l'ébauche 25. De préférence, ce rapport sera de 1,25, ces indica tions étant valables quand le volume de la tête est tel que la longueur de barre à étamper est supérieure à 2,5 fois le diamètre. Si ce rapport critique n'est pas dépassé, l'ébauche est empêchée de flamber parce qu'elle est supportée par les faces planes du logement. C'est pour quoi il ne se forme pas de pli rentrant dans la partie étampée de l'ébauche et celle-ci remplit correctement les angles de la matrice.
Ainsi, au cours du premier temps ou temps de dégrossissage, l'ébauche est étampée à la forme d'un segment de tête ayant l'allure générale poly gonale de la tête terminée, mais de dimensions plus peti tes en section et supérieures en longueur. Cet étampage inital de l'ébauche d'une forme circulaire à une forme élargie. polygonale, permet l'étampage final qui s'effec tue au cours du second temps.
A la fin du premier temps, le chariot 26 se retire de la matrice 20. Pendant le début de ce mouvement de recul du chariot 26 et du support 27 qui se déplace avec lui, l'extrémité avant de l'outil 28 reste en contact avec la face 23 de la matrice 20, du fait de l'action du ressort 34. Cependant, lorsque le support 27 s'est retiré sur une distance déterminée par la fente 45, la tige d'arrêt 46 accouple à nouveau l'outil de dégrossissage 28 et le support 27, de sorte que l'outil 28 s'écarte de la matrice 20.
Au moment où le chariot débute son mouvement de recul à partir du point mort antérieur, le levier d'extrac teur 44 pivote par rapport au porte-outils 27, de façon que sa partie destinée à venir en contact avec le poinçon se déplace à la même vitesse que le chariot 26. Ainsi, le poinçon 40 reste sensiblement stationnaire, contre l'extrémité du segment 25a jusqu'à ce que l'outil 28 ait été entraîné vers l'arrière et arraché du segment 25a (fig. 4). Ce mouvement d'extraction du poinçon 40 est nécessaire pour dégager l'ébauche de la matrice de poinçon 35, du fait que la partie hexagonale 25a remplit le logement de la matrice 35 d'une façon très exacte.
On peut utiliser n'importe quel mécanisme pour actionner le levier 44, mais de préférence un mécanisme tel que décrit dans le brevet américain No 2271257.
A la fig. 4, on voit que le poinçon reste appuyé con tre la matrice 20 pendant le recul du chariot, après son premier mouvement.
Avant le second mouvement, le porte-outils 27 est déplacé sur 1;, chariot 26, de façon à écarter l'outil de dégrossisage 28 et à amener dans l'alignement du loge ment 21 un poinçon de finissage 50 qui viendra en con tact avec l'ébauche au cours du second temps, dans la position montrée à la fig. 5. En même temps, le porte- outils 27 déplace un levier d'extraction 44' qui pivote sur une pièce 27b faisant partie du porte-outils 27, et vient dans la position de la fig. 5.
L'outil 50 comprend un manchon 51 présentant une bride 52 à son extrémité antérieure. Le manchon 51 est ajusté dans une douille cylindrique 49 portée par le porte-outils 27.
Un guide 53 est ajusté dans l'extrémité arrière de la douille 49. A son extrémité avant, le guide 53 présente une partie saillante 54 de diamètre réduit. Une plaque annulaire 55 rigide est engagée entre l'extrémité avant du guide 53 et un épaulement 56 faisant face vers l'arrière et que présente le poinçon de finissage 50. Ce dernier se déplace donc comme un bloc rigide avec le chariot 26 et le support 27.
A son extrémité avant, il porte une matrice de poin çon 57 présentant un logement 58 de forme hexagonale. Les dimensions de ce logement déterminent celles du six-pans que présentera la tête du boulon. Un extracteur 59 présente à son extrémité avant une tête agrandie, conique qui coulisse sans jeu dans le logement 58. Cette tête 60 présente des prolongements 61 espacés les uns des autres, en saillie vers l'avant et un bord incurvé vers l'arrière s'étend entre chaque paire de prolongements 61 adjacents afin de former l'arête arrondie qui joint les angles de la tête du boulon.
Une plaque arrière 62 hexagonale est engagée dans la matrice 57 directement derrière la tête 60 de la tige d'extraction 59. Cette plaque présente un trou axial 63 dans lequel coulisse la tige 59. Elle présente aussi une surface conique 64 dirigée vers l'avant et qui forme le complément de l'extrémité arrière conique de la tête 60 de l'extracteur.
Immédiatement devant son épaulement interne 56 dirigé vers l'arrière, le manchon 51 du poinçon 50 pré sente un segment saillant 71 dirigé radialement vers l'intérieur et pourvu d'une série de trous allongés 65 et d'un trou axial 66 dans lequel coulisse la tige de l'extrac teur 59. Une plaque annulaire 67 engagée entre l'extré mité avant de la portion 71 et l'extrémité arrière de la matrice 57, et la tige de l'extracteur 59, la traverse également.
A l'extrémité arrière de l'extracteur 59, une tige 68 est ajustée coulissante dans une forure axiale 69 prati quée dans la plaque de guidage 53. La longueur de la tige 68 est égale à la longueur axiale de la plaque 53. L'extrémité arrière de cette tige est appuyée par un levier d'extraction 44' qui pivote sur le porte-outils 27. L'extrémité avant de la tige 68 bute sur l'extrémité arrière d'un manchon 72 qui coulisse dans la plaque annulaire 55. De la fig. 5, il résulte que la longueur du manchon 72 dans le sens axial est sensiblement plus fai ble que la longueur axiale de la plaque 55 de sorte que le manchon 72 peut coulisser axialement sur une dis tance déterminée dans la plaque 55.
Ceci se produit lors que la tige 68 se déplace vers l'avant sous l'action du levier 44', comme décrit plus loin.
La fig. 5 montre la position des pièces pendant la première partie du mouvement du chariot 26 au cours du second temps de l'opération. Le poinçon de finissage 50 et le support 27 se déplacent conjointement avec le chariot.
Lorsque la tête 60 de l'extracteur 59 bute sur la face extrême extérieure du segmen hexagonal 25a, elle pro voque le refoulement de ce segment hexagonal et l'amène à la forme indiquée en 25c (fig. 6). Cette action s'effectue dans le logement 58 de la matrice de poinçon et dans le logement complémentaire cylindrique 22 de la matrice 20. II se forme ainsi un collier cylindrique 25b sur l'ébauche, juste en avant de la tête hexagonale ter minée 25c.
Un facteur critique qui détermine la réussite de l'opé ration de cette forme d'exécution de l'invention est le fait que la longueur axiale du segment hexagonal 25a qui doit être étampé dans le second temps ne doit pas être supérieure à 2,25 fois la distance entre faces planes de la tête à six-pans 25c. Cela empêche le flambage de la barre lors de l'étampage à la forme définitive, celle-ci étant sensiblement plus courte axialement et de section plus grande.
Pendant l'étampage du métal, au cours du second temps de l'opération, la face extrême conique 64 de la plaque arrière 62 qui est ajustée exactement dans la matrice 57. supporte la tête 60 de l'extracteur 59, et cela en particulier à l'endroit des saillies 61 qui forment les chanfreins de la tête polygonale du boulon. La tête 60 est donc logée entièrement dans une enceinte étanche et il ne se forme aucune bavure. Au cours des deux mouvements décrits, l'ébauche est empêchée de flamber et l'étampage s'effectue comme prévu. Il ne se produit aucun pli rentrant dans la tête étampée.
De même, le métal étampé flue dans la même direction au cours des deux temps et le fluage qui se produit dans le second temps n'est qu'un prolongement de celui qui se produit dans le premier. Le résultat fina'. est que la tête est entièrement terminée en deux coups et présente une résistance accrue.
A la fin du second coup, le chariot 26 se retire d( nouveau en transportant avec lui le support 27 et le poinçon 50. A ce moment, le levier 44' est mis en action vers l'avant et pousse la tige 68 en avant. Cette dernière bute sur le manchon 72 et sur la tige 59 et dépace ces pièces vers l'avant jusqu'à ce que le manchon 72 but,, sur la portion interne saillante en direction radiale 71 du manchon 51. Ceci limite le mouvement de l'extrac teur 59 vers l'avant par rapport au poinçon de finissage 50. Pendant le déplacement de l'extracteur 59, sa tête 6U pousse la tête 25c de l'ébauche hors du logement 58 et maintient l'ébauche appuyée dans le logement 21 de la matrice fixe 20.
Après que le chariot 26 a été retiré sur une dista,_t,#.; suffisante, l'extracteur 24 de la matrice fixe 20 est actionné vers l'avant et expulse l'ébauche terminée du logement 21.
Ensuite, et avant le temps suivant, un nouveau seg ment est coupé dans la barre et vient se placer devant le logement de la matrice 20, de sorte que lorsque le mouvement d'avance suivant du chariot d'étampage se produit, cette nouvelle ébauche est étampée comme on le voit aux fig. 1 à 4.
La pièce fabriquée par la machine et par le procédé qui viennent d'être décrits est une vis dont la tige 25 peut être filetée jusqu'à la tête.
Cette forme d'exécution est particulièrement utile lorsque la section de la tête finie est relativement grande par rapport au diamètre initial de la barre.
Ainsi, par exemple, en partant d'une barre de 7 mm de diamètre, on peut obtenir une ébauche de tête 25a qui, après le premier coup, mesure environ 7,5 mm entre les faces parallèles et une tête finie<B>25e</B> dont la distance entre faces planes est de 12,5 mm, sa hauteur dans le sens axial étant de 5 mm.
Lorsqu'on désire fabriquer un boulon dont la partie de la tige qui jouxte la tête présene un diamètre égal au diamètre extérieur du filetage que présente le reste de la tige, il est possible de simplifier l'appareil et d'augmenter le taux d'étampage au cours du premier temps, car on peut utiliser des barres de plus grand diamètre, de sorte qu'il suffit d'un segment de longueur réduite pour don ner le volume de matière nécessaire pour former la tête. Ceci est illustré dans la seconde forme d'exécution selon les fig. 8 à 11. La matrice fixe 80 est montée sur le bâti de la presse. Cette matrice présente une forure axiale cylindrique 81 dans laquelle coulisse un extracteur 82.
A son extrémité antérieure, la forure 81 débouche dans un logement tronconique de faible hauteur 83 d'ouver ture dirigée vers l'avant. Ce logement constitue un cône d'extrusion. A son extrémié avant, il débouche dans une portion cylindrique 85 de diamètre supérieur à la por tion 81. Un logement d'entrée cylindrique 86 est prati qué dans la face frontale 84 de la matrice fixe si on désire former une collerette de blocage sous la tête de l'ébauche. Avant que le premier mouvement d'avance s'effectue on place devant le logement 86, 85, 83, 81 un segment de barre ronde, comme dans la première forme d'exécution.
Le chariot 87 porte un support 88 qui se déplace latéralement et porte lui-même un outil de dégrossissage 89 représenté dans la ligne de la matrice aux fig. 8 et 9. L'outil de dégrossissage comprend un manchon 90 qui coulisse dans un coussinet cylindrique 91 porté par le support 88. A son extrémité avant, le manchon présente une bride transversale 92.
Un guide 92 est appuyé à l'extrémité arrière du cous sinet 91, derrière le manchon 90. Ce guide est fixe par rapport au porte-outils 88.
A son extrémité arrière, le manchon 90 de l'outil de dégrossissage présente un logement 94 dans lequel s'engage librement l'extrémité avant 95, de diamètre réduit, du guide 93. Un ressort 96, logé dans ce loge ment, est armé entre le manchon 90 et le guide 93. Il sollicite l'outil 89 vers l'avant par rapport au support 88.
A son extrémité antérieure, le manchon 90 porte une matrice de poinçon 97. Celle-ci est formée d'un loge ment allongé 98 de section hexagonale. Son extrémité avant est à fleur de la face avant du manchon 90. La matrice 97 est appuyée dans une creusure 99 formée dans le manchon 90. Entre sa creusure 99 et son loge ment 94 le manchon 90 présente une partie annulaire 100 faisant saillie radialement vers l'intérieur et entourant une ouverture axiale 101 qui fait communiquer le loge ment 99 avec la creusure 94.
L'outil de dégrossissage comprend également un poinçon 102 de section hexagonale, qui coulisse sans jeu dans le logement hexagonal 98 de la matrice 97. L'extré mité frontale (fig. 8), de forme hexagonale, du poinçon s'étend librement à travers l'ouverture 101 et dans le logement de la matrice 97. A son extrémité frontale, le poinçon peut présenter un logement de faible profondeur 103 dans un but qui sera expliqué plus loin.
Approximativement au milieu de sa longueur, le poinçon 102 présente une portion cylindrique 104 et der rière celle-ci une tige 105 de diamètre réduit. L'extrémité arrière de la portion 104 du poinçon se trouve juste devant l'extrémité frontale 95 du guide 93. La tige 105 coulisse sans jeu dans un trou axial 106 pratiqué dans le guide 93 de sorte que le poinçon est guidé par le guide 93. Un extracteur 107 pivote sur une partie 88a du porte-outils 88. Il bute sur l'extrémité arrière de la tige 105 (fig. 8) losque l'outil de dégrossissage se trouve dans la ligne de la matrice.
Le manchon 90 de l'outil de dégrossissage présente une courte fente 108. Une goupille d'arrêt transversale 109 portée par le porte-outils 88 est engagée dans cette fente. Sa longueur détermine la distance sur laquelle le porte-outils 88 peut se déplacer par rapport à l'outil de dégrossissage 89 comme dans la première forme d'exécu tion. Normalement (fig. 8), le ressort 96 sollicite l'outil de dégrossissage 89 vers l'avant par rapport au porte- outils 88, de sorte que la goupille 109 bute sur l'arrière de la fente 108.
L'ébauche coupée d'une barre ronde présente au début un diamètre approximativement égal à celui de la partie cylindrique 85 du logement de la matrice fixe 80.
Avant le premier mouvement d'avance du chariot 87, cette pièce W se trouve devant le logement de la matrice 80. Lorsque le chariot 87 se déplace vers l'avant au cours du premier temps de l'opération, il déplace l'outil 89. La matrice de poinçon 97 se déplace et entoure l'extrémité droite extérieure de l'ébauche. Lorsque le poinçon 102 bute sur sa face extrême, il fait coulisser l'ébauche dans la matrice. L'extrémité intérieure 110 de l'ébauche est extrudée dans le cône 83 et pénètre dans la partie de diamètre réduit 81 de la matrice fixe. Cette action conti nue jusqu'à ce que l'extrémité de la pièce bute sur l'extracteur 82 de la matrice 80 qui est maintenant sta tionnaire.
La situation à ce moment est représentée par la fig. 8.
Comme le chariot 87 poursuit son mouvement d'avance, entraînant l'outil 89, la partie extrême 111 de l'ébauche W est étampée de façon à remplir le logement hexagonal 98 de la matrice 97, ainsi que le logement 86 à l'avant de la matrice 80. Lorsque la longueur de la partie libre 111 de l'ébauche approche de la limite supé rieure ou la dépasse il est préférable d'inclure le loge ment 103 dans l'extrémité avant du poinçon 102 afin que la partie<B>111</B> de la pièce soit supportée à ses deux extrémités.
Cette opération d'étampage qui s'effectue sur une ébauche de forme initiale cylindrique provoque un élar gissement de l'ébauche qui est circulaire jusqu'à ce qu'il touche les parois latérales de la matrice 98. Ensuite le métal remplit les angles et s'applique contre les parois.
Dans cette seconde forme d'exécution, le facteur critique est que la distance entre faces paralllèles de la cavité hexagonale 98 ne doit pas dépasser 1,5 fois le diamètre initial de l'ébauche. Comme dans la première forme d'exécution, l'ébauche est empêchée de flamber par le fait que le support qu'offrent les faces planes du logement de matrice permet de poursuivre l'étampage jusqu'à ce que les coins soient entièrement remplis.
Lorsque le volume nécessaire pour former la tête terminée peut être obtenu à partir d'une longueur de barre ne dépassant pas 2,5 fois le diamètre, et que le logement 98 présente une distance entre faces planes parallèles non supérieure à 1,5 fois le diamètre de barre, l'étampage du métal se produit sans pli et sans irrégu larité. Cependant. si les dimensions s'approchent ou excèdent légèrement ces limites, on peut obtenir un étampage sans défaut en utilisant le logement 103.
L'extrémité antérieure du manchon 90 de l'outil de dégrossissage bute sur la face avant 84 de la matrice fixe 80 avant que le chariot 87 ait terminé son premier mouvement d'avance et avant que la barre 111 se soit gonflée assez pour entrer en contact avec les faces pla nes de la cavité 98. C'est pourquoi, lors de la poursuite du mouvement d'avance, le ressort 96 continue à être comprimé (fi-. 9). Comme le poinçon 102 se déplace avec le chariot 87, il pénètre dans le logement 98 pour parfaire l'étampage de l'extrémité 111 de la pièce.
Cette course excédentaire du chariot 87 et du poinçon 102 par rapport au manchon 90 est rendue possible par la liaison que réalise la goupille 109 engagée dans la fente 108.
A la fin du premier temps, les pièces sont dans les positions visibles à la fig. 9. La pièce W a été étampée à froid et présente une portion cylindrique 110 de dia mètre réduit à son extrémité interne, une courte portion 112 de diamètre croissant adjacente à la portion 110, un segment 113 un peu plus long, cylindrique, adjacent à la partie 112, une collerette courte et large 114, appuyée contre le logement 86 à l'extrémité avant de la matrice fixe 80, un segment de tête hexagonale 115 engagé dans la matrice de poinçon, et un segment antérieur 116, sail lant, arrondi, situé à l'autre extrémité de la tête hexago- nale 115.
Ce segment 116 correspond exactement à la forme du logement 103 à l'extrémité avant du poinçon 102, tandis que la tête hexagonale 115 correspond au logement 98 et que la collerette 114 correspond au loge ment 86.
Le chariot est ensuite retiré. Le ressort 96 maintient le manchon 90 contre la face antérieure 84 de la matrice fixe 80 au début de ce mouvement. La longueur de la fente 108 détermine la distance de recul après laquelle le manchon 90 commence à s'écarter de la matrice 80. A ce moment, l'extracteur 107 est mis en action et force le poinçon 102 vers l'avant par rapport au manchon 90. Ce mouvement éjecte la tête hexagonale 115 de la matrice 97 et maintient le reste de l'ébauche appuyé contre le fond du logement de la matrice 80. Ensuite, le poinçon 102 se retire de la pièce avec le chariot 87 et le manchon 90.
Avant le début du second temps, le porte-outils 88 est déplacé latéralement et amène l'outil 89 hors d'ali gnement avec l'ébauche, tandis que l'outil de finition vient en place devant la matrice fixe 80. En même temps, le porte-outils 88 met en place un levier d'extraction 107' qui pivote sur une partie 88b du porte-outils comme on le voit à la<U>fi-.</U> 10.
Dans cette figure, on voit aussi que le porte-outils 88 porte l'outil de finition 121 qui comprend un manchon 122 pourvu d'une bride 123 à son extrémité avant. Le manchon 122 coulisse dans un coussinet cylindrique 124 porté par le porte-outils 120.
A son extrémité antérieure, le manchon 122 présente un logement 125 dans lequel est logée une matrice de poinçon 126. L'extrémité antérieure de cette matrice présente un logement hexagonal 127 qui correspond à la tête terminée de l'ébauche. Un poinçon hexagonal fixe 128 appuie dans la matrice de poinçon. II présente une face frontale 129 avec une courbure complémentaire de celle qu'on désire impartir à la face avant de la tête. A ses angles, le poinçon présente des éléments saillants 129a qui remplissent exactement les angles du logement de la matrice, de façon à éviter l'éclatement de la matière de l'ébauche et à former des chanfreins aux angles de la face supérieure de la tête.
Une plaque arrière rigide 130 appuie l'extrémité arrière de la matrice 126 et du poinçon 128. Le man chon 122 présente un épaulement 131 faisant saillie vers l'intérieur à l'extrémité arrière du logement 125 et contre lequel la plaque 130 est posée. Derrière cet épaulement le manchon 122 présente une forure 132 qui communi que avec un logement élargi<B>133.</B> Une plaque 134 est engagée dans l'extrémité arrière du coussinet 124 et appuie contre l'extrémité arrière du manchon 122. La plaque 134 présente un passage 134a qui permet le mou vement d'avance du levier d'extraction 107'.
Pendant le second mouvement d'avance du chariot 87, l'extrémité avant du poinçon 128, engagée dans la matrice 126, bute contre le bossage 116, tandis que l'extrémité avant de la matrice 126 entoure l'extrémité extérieure de la tête 115. Comme le chariot continue son mouvement d'avance, le bossage 116 se trouve aplati contre la tête à six-pans et celle-ci est également étam pée de façon à remplir entièrement le logement 127 de la matrice de poinçon. A la fin de ce second temps, l'ex trémité avant 123 du manchon 122 bute contre la face frontale 84 de la matrice fixe et la tête six-pâns de la pièce est comprimée entre ladite face 84, les faces laté rales du logement 127 et la face frontale incurvée 129 du piston 128.
Ensuite, le chariot se retire à nouveau, entraînant avec lui le poinçon 121. Celui-ci quitte l'ébauche W engagée dans la matrice fixe 80. L'extracteur 107' est alors actionné, mais il reste sans effet à ce moment. Son action n'est pas nécessaire pour maintenir l'ébauche logée dans la matrice 80. En effet, l'extracteur 82 de la matrice 80 est actionné vers l'avant pour expulser la pièce terminée.
Après cette opération, et avant que débute le mouve ment suivant du chariot 86, un autre segment de barre est coupé et amené en position devant le logement de la matrice fixe, de façon que le prochain mouvement d'avance du chariot provoque l'étampage de cette nou velle ébauche, comme on le voit aux fig. 8 et 9.
Cette seconde forme d'exécution convient particu lièrement bien lorsque la pièce terminée doit avoir une section dont les dimensions ne sont pas particulièrement grandes par rapport au diamètre initial de la barre. Dans ce cas, il est possible d'étamper l'ébauche presque à ses dimensions finales au cours du premier temps. C'est ce qui se passe avec la machine des fig. 8 à 11.
Dans une réalisation pratique de cette machine, l'ébauche est un segment pris dans une barre d'environ 7,8 mm de diamètre. La distance entre les faces planes après le premier coup est d'environ 11,6 mm et sur la tête terminée, la distance entre les faces planes est d'en viron 12,6 mm. La hauteur axiale de la tête est de 4,9 mm.
On voit que la seconde forme d'exécution décrite fonctionne selon les mêmes principes de base que la première. Dans les deux cas, la quantité de matière nécessaire pour constituer la tête est inférieure à ce qu'elle serait si l'ébauche était tout d'abord étampée à une forme circulaire puis sectionnée à la forme polygo nale désirée.
Ainsi, la machine décrite permet d'utiliser au cours du premier temps une longueur de barre non supportée qui est beaucoup plus courte, ce qui diminue le risque de flambage. La pièce terminée présente des qualités supé rieures. La tête est plus résistante, puisque l'étampage ne forme aucun pli rentrant comme dans la technique antérieure. La tête terminée présente des lignes de fluage continues qui dénote un étampage progressif ayant lieu les deux fois dans le même sens.
La fi-. 12 est une coupe axiale du boulon terminé, dans laquelle les lignes pointillées représentent les lignes de fluage telles qu'elles sont révélées par un traitement d'attaque après coupe du boulon selon son axe. Les lignes de fluage dans la tige et dans la partie filetée sont des droites parallèles à l'axe. Dans la partie étampée qui forme la tête elles sont incurvées dans la même direction générale que celles de l'étampage. Près de l'axe, la cour bure est peu accentuée et elle s'accentue vers l'extérieur progressivement et graduellement. Aucune ligne de fluage dans la tête ou dans la tige n'est disposée de façon à créer un risque d'affaiblissement.
Au lieu d'être hexagonale, la tête de boulon pourrait aussi être carrée ou d'une autre forme polygonale.