EP1439925A1 - Outil, machine et procede de fromage a froid - Google Patents

Outil, machine et procede de fromage a froid

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Publication number
EP1439925A1
EP1439925A1 EP02779617A EP02779617A EP1439925A1 EP 1439925 A1 EP1439925 A1 EP 1439925A1 EP 02779617 A EP02779617 A EP 02779617A EP 02779617 A EP02779617 A EP 02779617A EP 1439925 A1 EP1439925 A1 EP 1439925A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
zone
tool
teeth
penetration
reference axis
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02779617A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Philippe Monot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Escofier Technologie SAS
Original Assignee
Escofier Technologie SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Escofier Technologie SAS filed Critical Escofier Technologie SAS
Publication of EP1439925A1 publication Critical patent/EP1439925A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H7/00—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons
    • B21H7/18—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons grooved pins; Rolling grooves, e.g. oil grooves, in articles
    • B21H7/187—Rolling helical or rectilinear grooves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/04—Making by means of profiled-rolls or die rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21H5/02—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
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    • B21H5/02—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
    • B21H5/027—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls by rolling using reciprocating flat dies, e.g. racks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S72/00—Metal deforming
    • Y10S72/703—Knurling

Definitions

  • the invention relates to tools for forming, by revolution, parts from metal blanks, cold, in particular for forming grooves, or knurling.
  • Cold forming means a deformation of the metal of the blank at room temperature or at mid-heat (up to a temperature of 300 to 500 ° C. depending on the metal of the blank), below its temperature. of fusion.
  • penetration a first step in which the blank comes into engagement with at least one forming tool (generally two).
  • calibration a second step, in which the blank is finally calibrated to the dimensions desired for the formed part.
  • the blank is moved in relative rotation relative to the tool, while maintaining the blank under pressure against the tool.
  • the useful surface of the tool comprises a plurality of teeth, of trapezoidal or prismatic shape, with straight or curvilinear sides, and capable of forming grooves or other desired part profile.
  • the teeth of the tool are regularly spaced on a surface of the tool called "tooth bottom". They can be of different heights from the bottom of the tooth.
  • the tooth bottom itself, can be of variable height with respect to a forming axis or reference plane, on the tool, which usually defines the positioning and / or displacement of the tool relative to the blank to be formed.
  • the penetration zone comprises teeth, of increasing height relative to the forming reference axis.
  • the Applicant has observed frequent wear of the first teeth.
  • the present invention improves the situation.
  • the invention relates in particular to a cold forming tool, intended to form a part by revolution substantially without axial displacement, that is to say that a blank is rotated and formed by the tool without it being s 'accompanied by a helical movement of the blank, which would have a significant axial component.
  • the forming tool comprises teeth regularly spaced on a tooth bottom, defining, with respect to a forming reference axis that the tool comprises, at least one penetration zone followed by a calibration zone.
  • the teeth of the tool from the penetration zone to the calibration zone, are of substantially increasing height, while the tooth bottom is at decreasing distance from the forming reference axis.
  • the growth of the height of the teeth is faster than the decrease of the distance from the tooth bottom to the forming reference axis.
  • the tops of the teeth are separated by a substantially increasing distance from the forming reference axis, from the start of the penetration zone to the start of the calibration zone.
  • the tool comprises, at the start of the penetration zone, a plate wider than the teeth.
  • the term “plate” is intended to mean a surface which marks the start of the penetration zone and which can be flat, in particular for a tool of the rack type, or else curved, in particular for a tool of the wheel type.
  • the tooth base comprises this plate and the first teeth of the penetration zone follow the plate.
  • the distance between the plate and the forming reference axis is substantially equal to an average distance of the teeth, halfway up, relative to the forming reference axis.
  • the teeth, halfway up, and the forming reference axis are separated by a substantially constant distance, at least in the penetration zone.
  • the tooth base is at maximum distance from the forming reference axis at the start of the penetration zone.
  • the distance from the tooth bottom to the forming axis varies substantially continuously, at least from the start of the penetration area (A) to the start of the calibration area (B).
  • the height of the teeth varies substantially continuously, at least in the penetration zone.
  • the tool further comprises a starting zone which precedes the penetration zone and comprising a bottom line of increasing distance relative to the forming reference axis.
  • the initiation zone is formed substantially by an input chamfer and it immediately precedes the penetration zone, so that the bottom line and the forming reference axis, at the end of the initiation zone , on the one hand, and the tooth bottom and the forming reference axis, at the start of the penetration zone, on the other hand, are separated by respective substantially equal distances.
  • the height of the teeth is substantially constant, in the calibration zone.
  • the distance from the tooth bottom to the forming reference axis is substantially constant, in the calibration zone.
  • the teeth at least in said penetration zone, are of substantially trapezoidal shapes with straight or curvilinear sides.
  • the calibration zone is followed by a decompression zone, in which, the teeth being in principle of constant profile, the distance between a given point of the profile of each tooth and the reference axis of forming is appreciably decreasing, which one can more simply express here in the form: the distance between the teeth and the axis of reference of forming is appreciably decreasing.
  • the tool comprises a substantially planar useful surface, of the rack type, while the forming reference is substantially in the same direction as the large dimension of the rack.
  • the forming reference, on a tool with a useful surface of the rack type can also be defined by a support plane of the rack.
  • the tool comprises a substantially cylindrical useful surface, of the wheel type, while the forming reference axis substantially coincides with the axis of rotation of the wheel.
  • the present invention also relates to a machine for cold forming which comprises at least one tool according to the invention.
  • the machine comprises two tools, as well as means for moving the tools relative to one another, while keeping the useful surfaces of the tools facing each other.
  • the machine advantageously comprises means for relative displacement of the tools, in translation and in opposite directions, along their respective reference axes.
  • the machine advantageously comprises means for relative displacement of the tools, in rotation and in the same direction.
  • the means for relative movement of the tools are arranged to be activated in accordance, so that the zones of penetration and calibration of one tool respectively coincide with the penetration and calibration zones of the other tool.
  • the machine further comprises secondary means for moving the tools away from one another, and the secondary means are arranged to be activated at least after the calibration of the blank.
  • the tool comprises a decompression zone in which the distance of the teeth, relative to the forming reference axis, is substantially decreasing.
  • the present invention also relates to a process for cold forming a workpiece blank, comprising the following steps: a) providing at least one forming tool provided with a penetration zone, followed by a calibration zone, b) placing a blank to be formed under pressure against the tool, and c) relatively moving the blank relative to the tool, so that the blank comes into engagement with the penetration zone of the tool, until it calibration area, to form the blank.
  • step a) provides a tool according to the invention and, in step c), the blank first comes into engagement with the start of the penetration zone of the tool.
  • the tooth base of the tool comprises, at the start of the penetration zone, a plate that is wider than the teeth, and, in step c), the blank comes first in taken with this tray.
  • the tool further comprises a starting zone which precedes the penetration zone and comprising a bottom line of increasing distance relative to the forming reference axis, and, in step b), the blank is positioned opposite the tool initiation area.
  • step a) a second, homologous tool is provided, and, in step c), the blank is engaged against the beginnings of respective penetration zones of the tools.
  • FIG. 1 schematically shows teeth for forming by revolution, cold, blanks of metal parts
  • FIG. 2 schematically shows a tool of the prior art for cold forming (in the form of a toothed sector in the example shown);
  • FIG. 3 schematically shows a tool according to the invention (in the form of a toothed sector in the example shown);
  • FIG. 4 partially shows a machine with two forming tools, of the wheel type
  • FIG. 5 partially shows a machine with two forming tools, rack type
  • FIG. 6 schematically shows a tool according to the invention, of the rack or wheel type, in use
  • FIG. 7 shows a forming tool of the wheel type, of the invention, according to a more detailed representation
  • FIG. 7A is a detail view of the penetration area of the tool of Figure
  • FIG. 7B is a detailed view of the calibration area of the tool of Figure 7;
  • FIG. 7C is a detailed view of the decompression zone of the tool of Figure
  • FIG. 8A and 8B illustrate an alternative embodiment of the teeth of the tool.
  • the detailed description below and the drawings essentially contain elements of a certain nature. They can therefore not only serve to better understand the description, but also contribute to the definition of the invention, if necessary.
  • a forming tool comprises teeth D, of variable height h, and regularly spaced apart by a pitch p on a bottom of tooth F.
  • the bottom of tooth F s' extends over a substantially flat surface, for a tool of the rack type, or even over a substantially curved, convex surface, for a tool of the rotary, wheel type.
  • the variation of the profile of the tooth bottom F is defined here with respect to the distance which separates it from a forming reference axis X.
  • the forming reference axis X corresponds to the axis of rotation of the wheel.
  • the tool is of the rack type. While, for a thumbwheel, the reference axis X is its axis of rotation, this one, for a rack in translation, is rejected in a plane at infinity.
  • a forming reference a plane substantially parallel to the large dimension of the rack, or to its direction of movement.
  • the profile of the tooth bottom F can also be defined with respect to the distance which separates it from a forming reference plane, this reference plane corresponding to a support plane of the rack (perpendicular to the plane of Figure 1 and including the X axis shown there).
  • the teeth are of substantially trapezoidal shape.
  • they may be of substantially prismatic shape, of triangular base.
  • the teeth are of variable height h but remain substantially circumscribed in a trapezoid (shown in dotted lines), so that the pitch p between the teeth remains substantially constant and the angles of the flanks of the teeth remain substantially constant, relative to the bottom of tooth F.
  • a "measurement” line is considered, passing substantially at mid-height of the calibration teeth. This line is extended in the penetration zone (at least), remaining at a substantially constant distance "v” from the axis or reference plane.
  • tooth thickness the dimension "s" of each tooth along this line.
  • this tooth thickness s is substantially constant in the penetration and calibration zones.
  • the tool includes a first zone A called “penetration”, followed by a second zone B called “calibration”, as well as a third zone next C called “decompression”.
  • the teeth D are of substantially constant height, regularly spaced on the bottom of the tooth F, the profile of which is defined by a substantially constant distance from the reference axis X (corresponding to the axis rotation of the toothed sector).
  • the teeth D are of increasing height hp.
  • the first tooth of the wheel is of height corresponding substantially to 50% of the height of the teeth D in the calibration zone B.
  • the height of the teeth D remains substantially the same as the height of teeth in calibration area B.
  • the tool profile therefore evolves radially to gradually penetrate the workpiece.
  • the actual forming ends in the calibration area.
  • the part finally formed has a profile homologous to that of the tool.
  • the tool profile of the type represented in FIG. 2, for the formation of grooves has in particular the advantages of speed, of precision as for the state of the surface of the part (corresponding practically to the surface state of the tools same) savings in material since the external diameter of the finished part is, ultimately, greater than the diameter of the starting blank, as well as an increase in mechanical strength by work hardening phenomenon.
  • two or more profiled tools engage against a blank to be shaped, between two diametrically opposite, or even circularly distributed, contact zones. These tools are in contact with the blank, in rotation, without sliding, and exert on the latter a progressive and deforming pressure to generate on the blank a profile combined with that of the tools.
  • machines using cylindrical rollers with progressive profile machines using rectilinear tools (racks) with progressive profile, are used.
  • the height of the teeth D remains substantially constant in the calibration zone B and the same applies to the distance which separates the tooth base F from the forming reference axis X, in the calibration zone B.
  • the height of the teeth teeth D remains substantially constant in the decompression zone C, but the tooth base F is separated by a decreasing distance from the reference axis X, relative to the profile of the tooth base in the calibration zone B (line FC2 in dotted lines).
  • the profile of the penetration zone A of the tool according to the invention is different from that of the prior art shown in FIG. 2.
  • the height of the teeth D is appreciably increasing in the penetration zone A (profile of the apex of the teeth hp represented in dotted lines), while the bottom of the tooth F is separated by a decreasing distance from the axis forming reference X (compare to the distance separating the tooth base from the reference axis X in the calibration area B shown in dotted line FC1).
  • the growth in the height of the teeth is faster (greater) than the decrease in the distance from the tooth bottom to the reference axis of forming.
  • the curve hp passing through the tops of the teeth is therefore separated by an increasing distance from the forming reference axis X, from the start of the penetration area A to the start of the calibration area B.
  • the present invention can be based on the definition of the height of the tooth, and the level of the tooth bottom, taken with respect to the axis or to the reference plane, or an element linked to these.
  • the teeth are practically zero in height, but the tooth bottom F has a plate PL (or a convex curved surface) which immediately precedes the first teeth.
  • the tooth base F is at maximum distance from the forming reference axis X at the start of the penetration zone A.
  • the useful surfaces of the tools extend over limited angular ranges.
  • these angular ranges are, in practice, larger, as will be seen below with reference to FIG. 7.
  • the first teeth are more resistant, which makes it possible to ensure pressurization over a shorter area and thus better distribute the load over the following penetrating teeth.
  • the life of the tools can thus be increased.
  • the reduction in contact loss between the first teeth (due to the acceleration of pressurization) improves the quality of the division of the rolled parts.
  • Document WO94 / 20238 discloses a tool, of the rack type, for the formation of gears, when cold, and whose profile begins with an increasing height of the gear teeth and a bottom of teeth of decreasing height.
  • this start of the tool profile corresponds to both a penetration zone and a calibration zone, specific to gear forming.
  • the teeth of the tool are defined to respect precise shapes and dimensions.
  • the height of the teeth is, in this case, chosen both to penetrate the blank and in particular to calibrate the top and the bottom of the gear teeth to be formed.
  • the flanks of the teeth must respect particular shapes and dimensions and the invention takes advantage of the height of the teeth in the penetration zone, gradually adapted to the minimum necessary for the displacement of the blank material.
  • the first teeth of the tool have no particular calibration function for the bottom and the tooth tops.
  • the tool of the present invention is profiled in such a way that the tooth bottom, in the penetration zone, does not substantially deform the blank and therefore does not participate in its deformation.
  • the tool of the invention further comprises a primer zone AM whose profile is defined by a substantially increasing distance from the reference axis X and joins the tooth bottom of penetration zone A.
  • the profile of the AM primer zone has the shape of a chamfer CH inlet, which is extended by the PL plate of the penetration zone A.
  • the tool according to the invention can be directly used on one of the aforementioned machines, without modification thereof.
  • the machine comprises, in the example, two tools 01 and 02, as well as means for the rotational movement of these tools, in the same direction, and around substantially parallel axes XI and X2, these axes defining the reference axes. respective forming tools.
  • the machine comprises a support for the EB blank, so that it moves in rotation, in the opposite direction of the tools, around an axis substantially coplanar with the two axes of rotation XI and X2.
  • the machine also comprises means for moving the two axes XI and X2 apart, which can be put into service before or during the process of forming the blank EB, as well as means for adjusting the agreement of the different zones of the tool. (penetration, calibration, decompression).
  • FIG. 5 represents, according to the same principle of rotation of the blank EB, a machine comprising two tools 01 and 02, of the rack type, as well as means of translational movement along the axes XI and X2 of these tools .
  • the axes XI and X2 are preferably parallel and correspond to the forming reference axes, the distance of which separates them from the useful surface of the tools makes it possible to define the profile of the tooth base of these tools.
  • the machine here comprises means for moving the two axes XI and X2 apart.
  • the respective zones of the tools are facing each other, as the tools move along their axes XI and X2, during the forming of the blank EB.
  • Tool 01 is moved tangentially (arrow FI) relative to the blank EB, which is in contact, in pressure, against the useful surface of the tool Ol.
  • the EB blank then adopts a rotational movement around its central axis.
  • the surface of the blank EB first meets the entry chamfer CH in the starting zone of the tool 01, then the plate PL formed by the tooth bottom F in the beginning of the penetration zone A of the tool.
  • the surface of the blank EB meets the first teeth D of the tool, of increasing height, while the bottom of tooth F is at decreasing distance from the forming reference axis (which can be materialized here by the arrow FI).
  • the perimeter of the tool substantially comprises four zones:
  • FIG. 7A - a penetration zone
  • Figure 7B a calibration zone
  • the penetration zone extends over an angular range of approximately 252 °.
  • the calibration area extends over an angular area of 32 °.
  • the decompression zone extends over an angular range of 16 °.
  • a starting zone comprising an inlet chamfer CH, followed by a plate PL which the bottom of tooth F, in the beginning of the penetration zone.
  • the teeth D are therefore of increasing height, while the tooth bottom is of decreasing distance relative to a forming reference axis (not shown).
  • the teeth D are of trapezoidal shape, while in the calibration zone (FIG. 7B), the teeth are of substantially prismatic shape. (substantially triangular in a cross section of the teeth).
  • the tooth bottom F, in the penetration zone is of substantially hollow trapezoidal shape.
  • the profile of the tool is substantially continuous from the starting zone to the decompression zone.
  • the distance from the tooth bottom to the forming axis varies substantially continuously and the height of the teeth also varies substantially continuously, at least in the region of penetration.
  • the teeth are substantially of the same profile and are shown to scale in FIG. 7B.
  • the tooth bottom is defined by the horizontal tangent t ( Figure 7B).
  • the teeth keep the same height as in the calibration zone, but the tooth bottom F is separated by a decreasing distance from the reference axis X, which advantageously makes it possible to relax gradually the material of the formed part.
  • the entry chamfer CH in the starting zone of the tool is immediately followed by a plate PL of the penetration zone presented by the tooth bottom F at the start of this penetration zone ( Figure 8A).
  • the first teeth which follow the plate PL are then of increasing height, while the bottom of tooth F is of decreasing distance relative to a reference axis of forming in the tool (not shown here).
  • the distance from the tooth bottom F to the forming reference axis decreases in proportions similar to the increase in the height of the teeth D in the penetration zone.
  • the mid-height of the teeth in the penetration zone and up to the calibration zone (FIG. 8B) is at a substantially constant distance from the forming reference axis.
  • the plate PL is separated by this same distance from the forming reference axis.
  • the chamfer CH of the initiation zone and the plate PL define a continuous profile in the beginning of the zone of penetration, without abrupt variation of the height of the profile.
  • FIG. 8B represents, to scale, the profile of the teeth D in the calibration zone. Referring to FIG. 7, a significant decrease in the distance separating the teeth from the forming reference axis is remarkable in the decompression zone C.
  • the invention relates mainly to the profile of the penetration zone and that the tool according to the invention can be devoid of a decompression zone. Its useful surface ends, in this variant, with a calibration zone.
  • FIG. 7B The dimensions referenced in FIG. 7B are given here by way of example and admit, of course, variations depending on the desired forming.
  • the penetration zone begins with a plate PL.
  • it can start with teeth of relatively small height, for example less than 10% of the height of the teeth in the calibration zone.
  • the starting zone comprising the CH entry chamfer can be eliminated in simplified versions of tools.
  • the teeth are of substantially trapezoidal shape with straight sides. Alternatively, their sides can be curvilinear.
  • the teeth are of profile suitable for printing grooves in the parts to be formed.
  • the present invention admits other variants as to the precise profile of the forming teeth.

Abstract

L'invention concerne l'outillage pour le fromage par révolution d'ébauches de pièces métalliques, à froid, notamment pour former des cannelures, ou un moletage. L'outil comprend des dents (D) régulièrement espacées sur un fond de dent (F), avec une zone de pénétration (A) suivie d'une zone de calibrage (B). selon l'invention, de la zone de pénétration à la zone de calibrage, les dents sont de hauteur (h) sensiblement croissante, tandis que le fond de dent est à distance décroissante d'un axe de référence de fromage (X) de l'outil.

Description

OUTIL , MACHINE ET PROCEDE DE FORMAGE A FROID
L'invention concerne l'outillage pour le formage, par révolution, de pièces à partir d'ébauches métalliques, à froid, notamment pour former des cannelures, ou un moletage.
On entend par "formage à froid" une déformation du métal de l'ébauche à température ambiante ou à mi-chaud (jusqu'à une température de 300 à 500°C suivant le métal de l'ébauche), en dessous de sa température de fusion.
Pour former la pièce à partir d'une ébauche, on procède généralement suivant une première étape dite de "pénétration" dans laquelle l'ébauche vient en prise avec au moins un outil de formage (généralement deux). Cette étape de pénétration est suivie d'une seconde étape, dite "de calibrage", dans laquelle l'ébauche est finalement calibrée aux dimensions souhaitées pour la pièce formée. Au cours de ces deux étapes, l'ébauche est déplacée en rotation relative par rapport à l'outil, tout en maintenant l'ébauche en pression contre l'outil.
La surface utile de l'outil comprend une pluralité de dents, de forme trapézoïdale ou prismatique, à côtés droits ou curvilignes, et aptes à former des cannelures ou autre profil de pièce souhaité. Les dents de l'outil sont régulièrement espacées sur une surface de l'outil dite "fond de dent". Elles peuvent être de différentes hauteurs par rapport au fond de dent. Le fond de dent, lui-même, peut être de hauteur variable par rapport à un axe ou plan de référence de formage, sur l'outil, qui définit habituellement le positionnement et/ou le déplacement de l'outil par rapport à l'ébauche à former.
Ces variations de hauteur définissent le profil global de l'outil, lequel comprend généralement une première zone pour la première étape, dite "zone de pénétration", suivie d'une seconde zone pour la seconde étape, dite "zone de calibrage". Dans les outils connus, la zone de pénétration comprend des dents, de hauteur croissante par rapport à l'axe de référence de formage. Lors de la mise en mouvement de l'ébauche par rapport à l'outil, il peut se créer un glissement dû à une perte de contact entre la surface de l'ébauche à former et les sommets des premières dents de l'outil. Par ailleurs, la Demanderesse a constaté une usure fréquente des premières dents.
La présente invention vient améliorer la situation.
L'invention concerne notamment un outil de formage à froid, destiné à former une pièce par révolution sensiblement sans déplacement axial, c'est-à-dire qu' une ébauche est mise en rotation et formée par l'outil sans que cela ne s'accompagne d'un mouvement hélicoïdal de l'ébauche, qui comporterait une composante axiale significative. L'outil de formage comprend des dents régulièrement espacées sur un fond de dent, définissant, par rapport à un axe de référence de formage que comporte l'outil, au moins une zone de pénétration suivie d'une zone de calibrage.
Selon une première caractéristique, les dents de l'outil, de la zone de pénétration à la zone de calibrage, sont de hauteur sensiblement croissante, tandis que le fond de dent est à distance décroissante de l'axe de référence de formage.
Selon une seconde caractéristique, la croissance de la hauteur des dents est plus rapide que la décroissance de la distance du fond de dent à l'axe de référence de formage. Ainsi, les sommets des dents sont séparés d'une distance sensiblement croissante de l'axe de référence de formage, et ce, du début de la zone de pénétration jusqu'au début de la zone de calibrage.
Selon une troisième caractéristique, l'outil comporte, au début de la zone de pénétration, un plateau plus large que les dents. On entend par "plateau" une surface qui marque le début de la zone de pénétration et qui peut être plane, notamment pour un outil de type crémaillère, ou encore incurvée, notamment pour un outil de type molette.
Préférentiellement, le fond de dent comprend ce plateau et les premières dents de la zone de pénétration succèdent le plateau.
Préférentiellement, la distance entre le plateau et l'axe de référence de formage est sensiblement égale à une distance moyenne des dents, à mi-hauteur, par rapport à l'axe de référence de formage. Selon une caractéristique optionnelle avantageuse, les dents, à mi-hauteur, et l'axe de référence de formage sont séparés d'une distance sensiblement constante, au moins dans la zone de pénétration.
Selon une autre caractéristique optionnelle avantageuse, le fond de dent est à distance maximale de l'axe de référence de formage au début de la zone de pénétration.
Selon une autre caractéristique optionnelle avantageuse, la distance du fond de dent à l'axe de formage varie de façon sensiblement continue, au moins du début de la zone de pénétration (A) jusqu'au début de la zone de calibrage (B).
Selon une autre caractéristique optionnelle avantageuse, la hauteur des dents varie de façon sensiblement continue, au moins dans la zone de pénétration.
Selon une autre caractéristique optionnelle avantageuse, l'outil comporte en outre une zone d'amorce qui précède la zone de pénétration et comportant une ligne de fond de distance croissante par rapport à l'axe de référence de formage.
Préférentiellement, la zone d'amorce est formée sensiblement par un chanfrein d'entrée et elle précède immédiatement la zone de pénétration, de sorte que la ligne de fond et l'axe de référence de formage, à la fin de la zone d'amorce, d'une part, et le fond de dent et l'axe de référence de formage, au début de la zone de pénétration, d'autre part, sont séparés de distances respectives sensiblement égales.
Selon une autre caractéristique optionnelle avantageuse, la hauteur des dents est sensiblement constante, dans la zone de calibrage.
Selon une autre caractéristique optionnelle avantageuse, la distance du fond de dent à l'axe de référence de formage est sensiblement constante, dans la zone de calibrage.
Selon une autre caractéristique optionnelle avantageuse, les dents, au moins dans ladite zone de pénétration, sont de formes sensiblement trapézoïdales à côtés droits ou curvilignes. Selon une autre caractéristique optionnelle avantageuse, la zone de calibrage est suivie d'une zone de décompression, dans laquelle, les dents étant en principe de profil constant, la distance entre un point donné du profil de chaque dent et l'axe de référence de formage est sensiblement décroissante, ce que l'on peut plus simplement exprimer en l'espèce sous la forme: la distance entre les dents et l'axe de référence de formage est sensiblement décroissante.
Selon une autre caractéristique optionnelle avantageuse, l'outil comporte une surface utile sensiblement plane, de type crémaillère, tandis que la référence de formage est sensiblement de même direction que la grande dimension de la crémaillère. La référence de formage, sur un outil à surface utile de type crémaillère, peut aussi bien être définie par un plan d'appui de la crémaillère.
En variante, l'outil comporte une surface utile sensiblement cylindrique, de type molette, tandis que l'axe de référence de formage coïncide sensiblement avec l'axe de rotation de la molette.
La présente invention vise aussi une machine pour le formage à froid qui comporte au moins un outil selon l'invention.
Préférentiellement, la machine comporte deux outils, ainsi que des moyens de déplacement des outils l'un par rapport à l'autre, tout en maintenant les surfaces utiles des outils en regard l'une de l'autre.
Dans une réalisation où les outils comportent une surface utile sensiblement plane, de type crémaillère, la machine comporte avantageusement des moyens de déplacement relatif des outils, en translation et en sens opposés, le long de leurs axes de référence respectifs.
Dans une autre réalisation où les outils comportent une surface utile sensiblement cylindrique, de type molette, la machine comporte avantageusement des moyens de déplacement relatif des outils, en rotation et en même sens.
Selon une caractéristique optionnelle avantageuse, les moyens de déplacement relatif des outils sont agencés pour être activés en concordance, de sorte que les zones de pénétration et de calibrage d'un outil coïncident respectivement avec les zones de pénétration et de calibrage de l'autre outil.
Avantageusement, la machine comporte en outre des moyens secondaires d'éloignement des outils, l'un de l'autre, et les moyens secondaires sont agencés pour être activés au moins après le calibrage de l'ébauche.
En complément ou en variante, l'outil comprend une zone de décompression dans laquelle la distance des dents, par rapport à l'axe de référence de formage, est sensiblement décroissante.
La présente invention vise aussi un procédé de formage à froid d'une ébauche de pièce, comportant les étapes suivantes : a) prévoir au moins un outil de formage muni d'une zone de pénétration, suivie d'une zone de calibrage, b) disposer une ébauche à former en pression contre l'outil, et c) déplacer relativement l'ébauche par rapport à l'outil, de sorte que l'ébauche vienne en prise avec la zone de pénétration de l'outil, jusqu'à la zone de calibrage, pour former l'ébauche.
Selon une première caractéristique du procédé, l'étape a) prévoit un outil selon l'invention et, à l'étape c), l'ébauche vient d'abord en prise avec le début de la zone de pénétration de l'outil.
Selon une seconde caractéristique du procédé, le fond de dent de l'outil comporte, au début de la zone de pénétration, un plateau plus large que les dents, et, à l'étape c), l'ébauche vient d'abord en prise avec ce plateau.
Avantageusement, l'outil comporte en outre une zone d'amorce qui précède la zone de pénétration et comportant une ligne de fond de distance croissante par rapport à l'axe de référence de formage, et, à l'étape b), l'ébauche est positionnée en regard de la zone d'amorce de l'outil.
Préférentiellement, à l'étape a), il est prévu un second outil, homologue, et, à l'étape c), l'ébauche est en prise contre les débuts de zones de pénétration respectifs des outils.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement des dents pour le formage par révolution, à froid, d'ébauches de pièces métalliques ;
- la figure 2 représente schématiquement un outil de la technique antérieure pour le formage à froid (en forme de secteur denté dans l'exemple représenté) ;
- la figure 3 représente schématiquement un outil selon l'invention (en forme de secteur denté dans l'exemple représenté) ;
- la figure 4 représente partiellement une machine munie de deux outils de formage, de type molette ;
- la figure 5 représente partiellement une machine munie de deux outils de formage, de type crémaillère ;
- la figure 6 représente schématiquement un outil selon l'invention, de type crémaillère ou molette, en service ;
- la figure 7 représente un outil de formage de type molette, de l'invention, selon une représentation plus détaillée ;
- la figure 7A est une vue de détail de la zone de pénétration de l'outil de la figure
7 ;
- la figure 7B est une vue en détail de la zone de calibrage de l'outil de la figure 7 ;
- la figure 7C est une vue en détail de la zone de décompression de l'outil de la figure
7; et
- les figures 8A et 8B illustrent une variante de réalisation des dents de l'outil. La description détaillée ci-après et les dessins contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la description, mais aussi contribuer à la définition de l'invention, le cas échéant.
Bien que l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation ci-après, on décrit ici des outils permettant le formage à froid ou à mi-chaud de cannelures sur des pièces de révolution, ainsi que des machines comprenant de tels outils.
On se réfère tout d'abord à la figure 1, sur laquelle un outil de formage comprend des dents D, de hauteur h variable, et régulièrement espacées d'un pas p sur un fond de dent F. Le fond de dent F s'étend sur une surface sensiblement plane, pour un outil de type crémaillère, ou encore sur une surface sensiblement incurvée, convexe, pour un outil de type molette, rotatif. La variation du profil du fond de dent F est définie ici par rapport à la distance qui le sépare d'un axe de référence de formage X.
Dans le cas d'un outil de type molette, l'axe de référence de formage X correspond à l'axe de rotation de la molette.
Dans l'exemple représenté, l'outil est de type crémaillère. Alors que, pour une molette, l'axe de référence X est son axe de rotation, celui-ci, pour une crémaillère en translation, est rejeté dans un plan à l'infini. Par commodité, on considère dans ce cas comme référence de formage un plan sensiblement parallèle à la grande dimension de la crémaillère, ou encore à sa direction de déplacement. En variante, pour tenir compte d'effets mécaniques, le profil du fond de dent F peut encore être défini par rapport à la distance qui le sépare d'un plan de référence de formage, ce plan de référence correspondant à un plan d'appui de la crémaillère (perpendiculaire au plan de la figure 1 et comprenant l'axe X qui y est représenté).
Dans l'exemple représenté, les dents sont de forme sensiblement trapézoïdales. En variante, elles peuvent être de forme sensiblement prismatique, de base triangulaire.
En particulier, les dents sont de hauteur h variable mais restent sensiblement circonscrites dans un trapézoïde (représenté en trait pointillé), de sorte que le pas p entre les dents reste sensiblement constant et les angles des flancs des dents reste sensiblement constant, par rapport au fond de dent F. Sur la figure 1, on considère une ligne "de mesure", passant sensiblement à mi- hauteur des dents de calibrage. Cette ligne est prolongée dans la zone de pénétration (au moins), en restant à distance "v" sensiblement constante de l'axe ou plan de référence. On appelle ici "épaisseur de dent" la dimension "s" de chaque dent le long de cette ligne.
Le plus souvent, cette épaisseur de dent s est sensiblement constante dans les zones de pénétration et de calibrage.
On se réfère maintenant à la figure 2 pour décrire un outil de type molette de l'art antérieur (représenté sous la forme d'un secteur denté, à titre d'exemple). L'outil comprend une première zone A dite de "pénétration", suivie d'une seconde zone B dite de "calibrage", ainsi qu'une troisième zone suivante C dite de "décompression". Dans la zone de calibrage B, les dents D sont de hauteur sensiblement constante, espacées régulièrement sur le fond de dent F, dont le profil est défini par une distance sensiblement constante par rapport à l'axe de référence X (correspondant à l'axe de rotation du secteur denté). En revanche, dans la zone de pénétration A, les dents D sont de hauteur croissante hp. Généralement, la première dent de la molette est de hauteur correspondant sensiblement à 50% de la hauteur des dents D dans la zone de calibrage B. En outre, dans la zone de décompression C, la hauteur des dents D reste sensiblement la même que la hauteur des dents dans la zone de calibrage B.
En revanche, la distance qui sépare le fond de dent F de l'axe de référence de formage X décroît, par rapport à celle de la zone de calibrage B (ligne en trait pointillé FC). Ainsi, le métal de la pièce finalement formée se détend progressivement, avec une pression décroissante des dents D dans la zone de décompression C.
Dans la zone de pénétration, le profil de l'outil évolue donc radialement pour pénétrer progressivement dans la pièce. Le formage proprement dit se termine dans la zone de calibrage. Dans la zone de décompression, la pièce finalement formée comporte un profil homologue de celui de l'outil.
Le profil d'outil du type représenté sur la figure 2, pour la formation des cannelures, présente notamment les avantages de rapidité, de précision quant à l'état de la surface de la pièce (correspondant pratiquement à l'état de surface des outils mêmes), d'économie de matière puisque le diamètre externe de la pièce finie est, en définitive, supérieur au diamètre de l'ébauche de départ, ainsi qu'une augmentation de la résistance mécanique par phénomène d'écrouissage.
Dans la technique dite de "formage de pièces de révolution", deux ou plusieurs outils profilés viennent en prise contre une ébauche à façonner, entre deux zones de contact diamétralement opposées, ou encore circulairement réparties. Ces outils sont en contact avec l'ébauche, en rotation, sans glissement, et exercent sur celle-ci une pression progressive et déformante pour engendrer sur l'ébauche un profil conjugué à celui des outils. Dans les procédés actuellement utilisés pour le formage à froid sur les machines à outils progressifs, les machines utilisant des molettes cylindriques à profil progressif, les machines utilisant des outils rectilignes (crémaillères) à profil progressif, sont mises en oeuvre.
Le formage de cannelures trouve de nombreuses applications, notamment dans l'automobile pour la fabrication en grande série sur des pièces de transmission, de boîtes de vitesse, de barres de torsion, et autres.
Cependant, dans ce type d'outil de l'état de la technique, un glissement est possible lors de la mise en rotation de l'ébauche, ce glissement étant dû à la perte d'un contact entre les premières dents de l'outil et l'ébauche, ce qui a notamment pour conséquence d'entraîner un défaut de qualité de division de la denture.
On se réfère maintenant à la figure 3 pour décrire, dans le principe, un outil (de type molette dans l'exemple représenté) selon l'invention. La hauteur des dents D reste sensiblement constante dans la zone de calibrage B et il en va de même pour la distance qui sépare le fond de dent F de l'axe de référence de formage X, dans la zone de calibrage B. La hauteur des dents D reste sensiblement constante dans la zone de décompression C, mais le fond de dent F est séparé d'une distance décroissante de l'axe de référence X, par rapport au profil du fond de dent dans la zone de calibrage B (ligne FC2 en trait pointillé).
En revanche, le profil de la zone de pénétration A de l'outil selon l'invention est différent de celui de l'art antérieur représenté sur la figure 2. Selon l'invention, la hauteur des dents D est sensiblement croissante dans la zone de pénétration A (profil du sommet des dents hp représenté en trait pointillé), tandis que le fond de dent F est séparé d'une distance décroissante de l'axe de référence de formage X (à comparer à la distance séparant le fond de dent de l'axe de référence X dans la zone de calibrage B représentée en trait pointillé FC1). La croissance de la hauteur des dents est plus rapide (plus importante) que la décroissance de la distance du fond de dent à l'axe de référence de formage. La courbe hp passant par les sommets des dents est donc séparée d'une distance croissante de l'axe de référence de formage X, du début de la zone de pénétration A jusqu'au début de la zone de calibrage B.
La présente invention peut s'appuyer sur la définition de la hauteur de dent, et du niveau de fond de dent, pris par rapport à l'axe ou au plan de référence, ou un élément lié à ceux-ci.
On définit deux lois de progressivité:
- l'une pour la croissance de la hauteur de dent,
- l'autre pour la décroissance de la distance du fond de dent à l'axe de référence.
Ces lois définissent une progressivité continue, ajustée à chaque cas d'application, selon une loi mathématique procurant de petites variations de progressivité, par exemple une loi polynomiale, qui peut être linéaire dans le cas le plus simple.
Au début de la zone de pénétration A, les dents sont de hauteur pratiquement nulle, mais le fond de dent F présente un plateau PL (ou une surface incurvée convexe) qui précède immédiatement les premières dents. Ainsi, le fond de dent F est à distance maximale de l'axe de référence de formage X au début de la zone de pénétration A.
On peut en même temps conserver la caractéristique suivant laquelle l'épaisseur de dent s est sensiblement constante dans les zones de pénétration et de calibrage.
Dans les illustrations schématiques des figures 2 et 3, les surfaces utiles des outils s'étendent sur des plages angulaires limitées. Bien entendu, ces plages angulaires sont, en pratique, plus grandes, comme on le verra plus loin en se référant à la figure 7. De même, les plages angulaires sur lesquelles s'étendent les différentes zones des outils A, B, C sont, dans la pratique, différentes de celles représentées.
Selon l'un des avantages que procure la présente invention, les premières dents sont plus résistantes, ce qui permet d'assurer une mise en pression sur une zone plus courte et ainsi mieux répartir la charge sur les dents de pénétration qui suivent. La durée de vie des outils peut ainsi être augmentée. De plus, la réduction de perte de contact entre les premières dents (due à l'accélération de la mise en pression) permet d'améliorer la qualité de la division des pièces roulées. Par ailleurs, pour la fabrication des outils, eux-mêmes, permet de diminuer le temps d'usinage d'un outil, jusqu'à 8% selon les essais de la Demanderesse, puisque seule la partie utile de la denture doit être usinée, ici.
On connaît par le document WO94/20238 un outil, de type crémaillère, pour la formation d'engrenages, à froid, et dont le profil débute par une hauteur croissante des dents d'engrenage et un fond de dents de hauteur décroissante. Cependant, ce début du profil d'outil correspond à la fois à une zone de pénétration et à une zone de calibration, propres au formage d'engrenage. En particulier, pour former des engrenages selon ce document, les dents de l'outil sont définies pour respecter des formes et des dimensions précises. La hauteur des dents est, dans ce cas, choisie à la fois pour pénétrer dans l'ébauche et calibrer en particulier le sommet et le fond des dents d'engrenage à former. Pour le formage de cannelures, au sens de la présente invention, seuls les flancs des dents doivent respecter des formes et des dimensions particulières et l'invention tire un avantage de la hauteur des dents dans la zone de pénétration, adaptée progressivement au minimum nécessaire au déplacement de la matière de l'ébauche. Dans l'invention, les premières dents de l'outil n'ont aucune fonction de calibration particulière du fond et des sommets de dent.
Ainsi, l'outil de la présente invention est profilé de telle manière que le fond de dent, dans la zone de pénétration, ne déforme sensiblement pas l'ébauche et ne participe donc pas à sa déformation.
Avantageusement, l'outil de l'invention comprend en outre une zone d'amorce AM dont le profil est défini par une distance sensiblement croissante par rapport à l'axe de référence X et rejoint le fond de dent de zone de pénétration A. Dans l'exemple représenté, le profil de la zone d'amorce AM présente la forme d'un chanfrein d'entrée CH, qui se prolonge par le plateau PL de la zone de pénétration A.
Selon un premier avantage que procure la présente invention, l'outil selon l'invention peut être directement utilisé sur l'une des machines précitées, sans modification de celle-ci.
On se réfère maintenant à la figure 4 pour décrire une machine de formage par révolution d'outils de type molettes. La machine comprend, dans l'exemple, deux outils 01 et 02, ainsi que des moyens de déplacement en rotation de ces outils, dans un même sens, et autour d'axes sensiblement parallèles XI et X2, ces axes définissant les axes de référence de formage respectifs des outils. L'ébauche à former
EB est maintenue en pression entre les deux outils 01 et 02. La machine comprend un support de l'ébauche EB, de sorte qu'elle se déplace en rotation, en sens opposé des outils, autour d'un axe sensiblement coplanaire avec les deux axes de rotation XI et X2. La machine comprend en outre des moyens d'éloignement des deux axes XI et X2, pouvant être mis en service avant ou pendant le procédé du formage de l'ébauche EB, ainsi que des moyens de réglage de concordance des différentes zones de l'outil (pénétration, calibrage, décompression).
La figure 5 représente, selon le même principe de mise en rotation de l'ébauche EB, une machine comportant deux outils 01 et 02, de type crémaillère, ainsi que des moyens de déplacement en translation le long des axes XI et X2 de ces outils. Les axes XI et X2 sont préférentiellement parallèles et correspondent aux axes de référence de formage, dont la distance qui les sépare de la surface utile des outils permet de définir le profil du fond de dent de ces outils. Comme dans le mode de réalisation de la figure 4, la machine comprend ici des moyens d'éloignement des deux axes XI et X2. Ainsi, les zones respectives des outils sont en regard les unes des autres, au fur et à mesure que les outils évoluent le long de leurs axes XI et X2, pendant le formage de l'ébauche EB.
On se réfère maintenant à la figure 6 pour décrire le procédé de formage avec un outil selon l'invention (de type crémaillère ou molette dans l'exemple représenté), dans le but de produire des cannelures sur la surface de l'ébauche EB. L'outil 01 est déplacé tangentiellement (flèche FI) par rapport à l'ébauche EB, laquelle est en contact, en pression, contre la surface utile de l'outil Ol. L'ébauche EB adopte alors un mouvement de rotation autour de son axe central. La surface de l'ébauche EB rencontre d'abord le chanfrein d'entrée CH dans la zone d'amorce de l'outil 01, puis le plateau PL que forme le fond de dent F dans le début de la zone de pénétration A de l'outil. Ensuite, la surface de l'ébauche EB rencontre les premières dents D de l'outil, de hauteur croissante, tandis que le fond de dent F est à distance décroissante de l'axe de référence de formage (pouvant être matérialisée ici par la flèche FI).
Pour alléger la figure 6, un seul outil 01 est représenté mais, bien entendu, on prévoit en pratique deux outils de part et d'autre de l'ébauche EB.
On se réfère maintenant aux figures 7, 7A, 7B et 7C pour décrire un outil de type molette pour le formage de cannelures, selon une représentation plus détaillée. Dans l'exemple, le périmètre de l'outil comprend sensiblement quatre zones :
- une zone de pénétration (figure 7A) ; - une zone de calibrage (figure 7B) ;
- une zone de décompression (figure 7C) ; et
- une zone de dégagement D, sans dent et dont la ligne de fond est de distance relativement faible, par rapport à l'axe de référence de formage X (qui correspond ici à l'axe de rotation de l'outil).
Dans l'exemple décrit, la zone de pénétration s'étend sur une plage angulaire de 252° environ. La zone de calibrage s'étend sur une zone angulaire de 32°. La zone de décompression s'étend sur une plage angulaire de 16°.
En se référant à la figure 7A, il est prévu, entre la zone de dégagement D et le début de la zone de pénétration A, une zone d'amorce comprenant un chanfrein d'entrée CH, suivi d'un plateau PL que comprend le fond de dent F, dans le début de la zone de pénétration. En trait fort sont représentées les variations de profil des dents D de la zone de pénétration, à comparer avec le profil des dents D dans la zone de calibrage (représenté en trait faible et indiqué par la flèche B). Dans la zone de pénétration, les dents D sont donc de hauteur croissante, tandis que le fond de dent est de distance décroissante par rapport à un axe de référence de formage (non représenté). De plus, les dents D sont de forme trapézoïdale, tandis que dans la zone de calibrage (figure 7B), les dents sont de forme sensiblement prismatique (sensiblement triangulaire dans une section transversale des dents). De même, le fond de dent F, dans la zone de pénétration, est de forme sensiblement trapézoïdale creuse.
On remarque que le profil de l'outil est sensiblement continu de la zone d'amorce à la zone de décompression. En particulier, la distance du fond de dent à l'axe de formage varie de façon sensiblement continue et la hauteur des dents varie aussi de façon sensiblement continue, au moins dans la zone de pénétration.
Dans la zone de calibrage B, les dents sont sensiblement de même profil et sont représentées à l'échelle sur la figure 7B. Le fond de dent est défini par la tangente horizontale t (figure 7B).
Comme déjà indiqué, on peut en même temps conserver la caractéristique suivant laquelle l'épaisseur de dent s est sensiblement constante dans les zones de pénétration et de calibrage.
En revanche, dans la zone de décompression C, les dents conservent la même hauteur que dans la zone de calibration, mais le fond de dent F est séparé d'une distance décroissante de l'axe de référence X, ce qui permet avantageusement de relaxer progressivement le matériau de la pièce formée.
Dans la variante des figures 8A et 8B, applicable à une crémaillère, le chanfrein d'entrée CH dans la zone d'amorce de l'outil est immédiatement suivi d'un plateau PL de la zone de pénétration que présente le fond de dent F au début de cette zone de pénétration (Figure 8A). Les premières dents qui suivent le plateau PL sont alors de hauteur croissante, tandis que le fond de dent F est de distance décroissante par rapport à un axe de référence de formage dans l'outil (non représenté ici). En particulier, la distance du fond de dent F à l'axe de référence de formage décroît dans des proportions similaires à la croissance de la hauteur des dents D dans la zone de pénétration. Ainsi, la mi-hauteur des dents dans la zone de pénétration et jusqu'à la zone de calibrage (figure 8B) est à une distance sensiblement constante de l'axe de référence de formage. En particulier, le plateau PL est séparé par cette même distance de l'axe de référence de formage. Avantageusement, le chanfrein CH de la zone d'amorce et le plateau PL définissent un profil continu dans le début de la zone de pénétration, sans variation brutale de la hauteur du profil. La figure 8B représente, à l'échelle, le profil des dents D dans la zone de calibration. En se référant à la figure 7, une décroissance sensible de la distance qui sépare les dents de l'axe de référence de formage est remarquable dans la zone de décompression C.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-avant à titre d'exemple ; elle s'étend à d'autres variantes.
Ainsi, on comprendra que l'invention porte principalement sur le profil de la zone de pénétration et que l'outil selon l'invention peut être dépourvu d'une zone de décompression. Sa surface utile se termine, dans cette variante, par une zone de calibrage.
Les côtes référencées sur la figure 7B sont données ici à titre d'exemple et admettent, bien entendu, des variantes suivant le formage souhaité.
Par ailleurs, dans les exemples représentés ci-après, la zone de pénétration commence par un plateau PL. En variante, elle peut commencer par des dents de hauteur relativement faible, par exemple inférieure à 10% de la hauteur des dents dans la zone de calibration.
Bien qu'avantageuse, la zone d'amorce comprenant le chanfrein d'entrée CH peut être supprimée dans des versions d'outils simplifiées.
Dans les exemples décrits ci-avant, les dents sont de forme sensiblement trapézoïdale à côtés droites. En variante, leurs côtés peuvent être curvilignes.
Dans les exemples représentés, les dents sont de profil propre à imprimer des cannelures dans les pièces à former. Bien entendu, la présente invention admet d'autres variantes quant au profil précis des dents de formage.

Claims

Revendications
1. Outil de formage à froid, destiné à former une pièce par révolution sensiblement sans déplacement axial, comprenant des dents (D) régulièrement espacées sur un fond de dent (F), définissant, par rapport à un axe de référence de formage (X) que comporte l'outil, au moins une zone de pénétration (A) suivie d'une zone de calibrage (B), caractérisé en ce que, de la zone de pénétration à la zone de calibrage, les dents sont de hauteur (h) sensiblement croissante, tandis que le fond de dent est à distance décroissante de l'axe de référence de formage, et en ce que la croissance de la hauteur des dents (h) est plus rapide que la décroissance de la distance du fond de dent à l'axe de référence de formage, de sorte que les sommets des dents (hp) sont séparés d'une distance sensiblement croissante de l'axe de référence de formage (X), du début de la zone de pénétration (A) jusqu'au début de la zone de calibrage (B).
2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, au début de la zone de pénétration, un plateau (PL) plus large que les dents.
3. Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fond de dent comprend ledit plateau, tandis que les premières dents de la zone de pénétration succèdent le plateau.
4. Outil selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la distance entre le plateau et l'axe de référence de formage est sensiblement égale à une distance moyenne des dents, à mi-hauteur, par rapport à l'axe de référence de formage (X).
5. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dents, à mi-hauteur, et l'axe de référence de formage sont séparés d'une distance sensiblement constante, au moins dans la zone de pénétration.
6. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond de dent (F) est à distance maximale de l'axe de référence de formage (X) au début de la zone de pénétration (A).
7. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance du fond de dent à l'axe de formage varie de façon sensiblement continue, au moins du début de la zone de pénétration (A) jusqu'au début de la zone de calibrage (B).
8. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur des dents varie de façon sensiblement continue, du début de la zone de pénétration
(A) jusqu'au début de la zone de calibrage (B).
9. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une zone d'amorce (AM) qui précède la zone de pénétration et comportant une ligne de fond de distance croissante par rapport à l'axe de référence de formage
(X).
10. Outil selon la revendication 9, caractérisé en ce que la zone d'amorce précède immédiatement la zone de pénétration, et en ce que la ligne de fond (CH) et l'axe de référence de formage, à la fin de la zone d'amorce, d'une part, et le fond de dent (F) et l'axe de référence de formage, au début de la zone de pénétration, d'autre part, sont séparés de distances respectives sensiblement égales.
11. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans la zone de calibrage (B), la hauteur des dents est sensiblement constante.
12. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans la zone de calibrage (B), la distance du fond de dent à l'axe de référence de formage est sensiblement constante.
13. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dents, au moins dans ladite zone de pénétration (A), sont de formes sensiblement trapézoïdales à côtés droits ou curvilignes.
14. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de calibrage est suivie d'une zone de décompression (C), dans laquelle la distance entre les dents et l'axe de référence de formage est sensiblement décroissante.
15. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une surface utile (SU1,SU2) sensiblement plane, de type crémaillère, tandis que l'axe de référence de formage (X1,X2) est sensiblement de même direction que la grande dimension de la crémaillère.
16. Outil selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte une surface utile (SU1,SU2) sensiblement cylindrique, de type molette, tandis que l'axe de référence de formage coïncide sensiblement avec l'axe de rotation de la molette (XI, X2).
17. Machine pour le formage à froid, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un outil (01,02) selon l'une des revendications 1 à 16.
18. Machine selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'elle comporte deux outils (01,02), ainsi que des moyens de déplacement des outils l'un par rapport à l'autre, tout en maintenant les surfaces utiles des outils (SU1,SU2) en regard l'une de l'autre.
19. Machine selon la revendication 18, caractérisée en ce qu'elle comporte deux outils (01,02) selon la revendication 15, et en ce qu'elle comporte en outre des moyens de déplacement relatif des outils, en translation et en sens opposés, le long de leurs axes de référence respectifs.
20. Machine selon la revendication 18, caractérisée en ce qu'elle comporte deux outils selon la revendication 16, et en ce qu'elle comporte en outre des moyens de déplacement relatif des outils, en rotation et en même sens.
21. Machine selon l'une des revendications 18 à 20, caractérisée en ce que les moyens de déplacement relatif des outils sont agencés pour être activés en concordance, de sorte que les zones de pénétration et de calibrage d'un outil coïncident respectivement avec les zones de pénétration et de calibrage de l'autre outil.
22. Machine selon l'une des revendications 18 à 21, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens secondaires d'éloignement des outils, l'un de l'autre, et en ce que lesdits moyens secondaires sont agencés pour être activés au moins après le calibrage de l'ébauche.
23. Machine selon l'une des revendications 17 à 22, caractérisée en ce que l'outil comprend une zone de décompression (C) dans laquelle la distance des dents, par rapport à l'axe de référence de formage, est sensiblement décroissante.
24. Procédé de formage à froid d'une ébauche de pièce, comportant les étapes suivantes : a) prévoir au moins un outil de formage (01,02) muni d'une zone de pénétration
(A), suivie d'une zone de calibrage (B), b) disposer une ébauche (EB) à former en pression contre l'outil, et c) déplacer relativement l'ébauche par rapport à l'outil, de sorte que l'ébauche vienne en prise avec la zone de pénétration de l'outil, jusqu'à la zone de calibrage, pour former l'ébauche, caractérisé en ce que l'on prévoit, à l'étape a), un outil selon l'une des revendications 1 à 16, et en ce qu'à l'étape c), l'ébauche vient d'abord en prise avec le début de la zone de pénétration de l'outil (A).
25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que le fond de dent de l'outil comporte, au début de la zone de pénétration, un plateau (PL) plus large que les dents, et en ce qu'à l'étape c), l'ébauche vient d'abord en prise avec ledit plateau.
26. Procédé selon l'une des revendications 24 et 25, caractérisé en ce que l'outil comporte en outre une zone d? amorce (AM) qui précède la zone de pénétration et comportant une ligne de fond (CH) de distance croissante par rapport à l'axe de référence de formage (X), et en ce qu'à l'étape b), l'ébauche est positionnée en regard de la zone d'amorce de l'outil.
27. Procédé selon l'une des revendications 24 à 26, caractérisé en ce qu'à l'étape a), il est prévu un second outil, homologue (02), et en ce qu'à l'étape c), l'ébauche est en prise contre les débuts respectifs de zones de pénétration des outils.
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