ES2597180T3 - Procedimiento para fabricar una pieza conformada de carrocería - Google Patents

Abstract

Procedimiento para fabricar una pieza conformada de carrocería, en el que a partir de un segmento de chapa fina se corta al menos una pieza de recorte en bruto, que a continuación se conforma mediante conformación plástica para dar un cuerpo hueco, que forma la pieza de conformación de carrocería o al menos una parte de la misma, caracterizado por que el segmento de chapa fina está compuesto por metal ligero y el corte de la pieza de recorte en bruto se produce mediante mecanizado con arranque de virutas, concretamente mediante fresado, en particular mediante corte a alta velocidad.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

DESCRIPCION

Procedimiento para fabricar una pieza conformada de carrocena

La invencion se refiere a un procedimiento para fabricar una pieza conformada de carrocena o una pieza de recorte en bruto para la misma segun las caractensticas indicadas en el preambulo de la reivindicacion 1.

Las piezas conformadas de carrocena, tal como se emplean en la industria del automovil desde hace decadas en millones de casos, se fabrican de manera economica en numeros elevados de piezas. Para ello se utiliza como material de partida una bobina de chapa, que se corta a medida para dar segmentos en forma de placa y posteriormente se prepara. Entonces se recorta un segmento de chapa fina por regla general rectangular de manera correspondiente a la forma de la pieza conformada de carrocena que va a fabricarse y a continuacion se conforma con una herramienta de embuticion profunda o moldeo por presion. A este respecto, resulta esencial que la superficie de la pieza de trabajo hasta el borde quede lisa y no sufra danos, para evitar tener que realizar mecanizados posteriores adicionales antes de pintarla.

En el caso de las piezas conformadas de carrocena, que se fabrican en numeros elevados de piezas, el recorte se realiza normalmente mediante troquelado. Tanto la maquina necesaria para ello como la herramienta que siempre dependera de la pieza de trabajo son complejas y caras. Ademas la operacion de troquelado afecta negativamente a la estructura del material en la zona de borde. Por tanto, figura entre el estado de la tecnica en el caso de piezas conformadas de carrocena, que se fabrican en numeros de piezas reducidos y medios, obtener la pieza de recorte en bruto mediante quemado, en particular mediante corte por laser. No obstante, este procedimiento tiene tambien la desventaja de que en la zona de borde tienen lugar cambios de estructura, en particular se produce un endurecimiento y se vuelve fragil, algo que resulta desventajoso para la operacion posterior de transformacion y que no es deseable. En este sentido se produce un problema particular con los materiales de metales ligeros utilizados con frecuencia en los ultimos tiempos, en particular del aluminio, que en su lado externo esta protegido por una capa de oxido con un punto de fusion extremadamente alto, aunque en su interior tiene un punto de fusion de apenas solo 700°C. Esto lleva a que durante el corte termico, es decir, tambien durante el corte por haz electronico, la superficie de corte, en particular en la zona, en la que el haz electronico vuelve a salir del material, presente imprecisiones de acabado, que no son deseables y que a menudo requieren un mecanizado posterior. Con estos antecedentes, la presente invencion se basa en el objetivo de mejorar un procedimiento para fabricar una pieza conformada de carrocena, en particular para obtener una pieza de recorte en bruto a partir de un segmento de chapa fina, en la medida en que no se produzcan las desventajas mencionadas anteriormente, en particular que puedan fabricarse de manera economica tambien chapas finas de aluminio. Ademas se pondra a disposicion el diseno del dispositivo necesario para ello para poder realizar tal procedimiento mejorado.

La parte correspondiente al procedimiento del objetivo mencionado anteriormente se soluciona mediante el procedimiento segun la invencion segun la reivindicacion 1. A partir de las reivindicaciones dependientes, la siguiente descripcion y el dibujo se obtienen configuraciones ventajosas del procedimiento segun la invencion. En este caso las caractensticas indicadas en las reivindicaciones dependientes y la descripcion pueden ampliar adicionalmente la solucion segun la invencion en cada caso en sf mismas aunque tambien en una combinacion adecuada.

El concepto basico de la presente invencion es que para obtener una pieza de recorte en bruto a partir de un segmento de chapa fina para fabricar una pieza conformada de carrocena, la pieza de recorte en bruto no se recorta a partir de un segmento de chapa fina como en el estado de la tecnica por medio de rayo laser, sino que para cortar la pieza de recorte en bruto se preve un mecanizado con arranque de virutas y se utiliza un segmento de chapa fina de metal ligero. Este procedimiento es en particular ventajoso para su aplicacion en un procedimiento para fabricar una pieza conformada de carrocena, en el que tras el recorte se produce una conformacion plastica para dar un cuerpo hueco, que forma la pieza conformada de carrocena posterior o al menos una parte de la misma. Con el procedimiento segun la invencion pueden alcanzarse requisitos de calidad muy estrictos, concretamente tanto en cuanto a que no se producen cambios de estructura por el corte como en cuanto a la alta calidad de superficie de todas las superficies laterales, incluyendo la superficie de corte, que puede conseguirse con el mismo.

El procedimiento segun la invencion es ventajoso en particular para obtener piezas de recorte en bruto a partir de segmentos de chapa fina compuestos por metal ligero. Por un lado, el metal ligero puede mecanizarse especialmente bien mediante arranque de virutas, por otro lado, al aplicar el procedimiento segun la invencion, precisamente al utilizar metal ligero no se producen o al menos no de manera perceptible los cambios de estructura que aparecen con los procedimientos de separacion termica en la zona de las superficies de corte. Con el procedimiento segun la invencion pueden fabricarse piezas conformadas de carrocena, o al menos partes de las mismas, de manera economica con una alta precision y una alta calidad de superficie tambien en numeros de piezas reducidos y medios.

En particular en el caso del aluminio o de chapas finas compuestas por una aleacion de aluminio, es decir, chapas con un grosor de hasta 3 mm, el corte de la pieza de recorte en bruto se producira segun la invencion mediante fresado, en particular mediante corte a alta velocidad (High Speed Cutting). En este tipo de fresado, normalmente no

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

es necesario un enfriamiento o lubricacion durante el corte. Pueden utilizarse maquinas pequenas y ligeras de construccion conocida. Las fresadoras que van a utilizarse en este contexto, que por ejemplo tienen un diametro de 6 mm, tienen vidas utiles prolongadas y son de adquisicion economica. Permiten velocidades de corte elevadas y as^ una obtencion economica de las piezas de recorte en bruto. A este respecto, en funcion del tamano y del tipo de las piezas de recorte en bruto pueden emplearse una o varias fresadoras identicas o diferentes con accionamientos correspondientes.

En particular, para garantizar una alta calidad de superficie de las piezas de recorte en bruto, segun un perfeccionamiento de la invencion, durante la operacion de corte al cortar la pieza de recorte en bruto se preve una succion completa de partfculas de corte. Una succion de este tipo se produce ventajosamente mediante una o varias boquillas de succion colocadas directamente al lado de la fresadora o ventajosamente tambien mediante una boquilla de succion central, que rodea la fresadora.

En particular las fuerzas de corte que se producen durante el corte a alta velocidad de chapas finas de aluminio del tipo mencionado anteriormente son comparativamente reducidas; sin embargo, siempre es necesario fijar la pieza de trabajo durante el mecanizado de manera adecuada. Segun el procedimiento segun la invencion para ello esta previsto que el corte de la pieza de recorte en bruto se produzca en una maquina fresadora, preferiblemente una maquina fresadora de portico, que presenta una mesa de maquina sobre la que durante el corte se mantiene el segmento de chapa fina mediante una tecnica de sujecion por vado. La tecnica de sujecion por vacfo no solo es un procedimiento de sujecion economico y ventajoso en cuanto al cambio de la pieza de trabajo, sino que en particular es adecuada para obtener una alta calidad de superficie, porque se prescinde de la sujecion bilateral por lo demas habitual. Mediante la succion la superficie de la pieza de trabajo se somete a una carga por un area grande, de modo que sin tener que tomar precauciones especiales se evitan danos de las superficies sensibles de la pieza de trabajo.

Para poder realizar el procedimiento segun la invencion de manera rentable en particular con numeros de piezas medios, segun la invencion esta prevista una mesa de maquina para sujetar un segmento de chapa fina, que se emplea ventajosamente al cortar una pieza de recorte en bruto segun el procedimiento segun la invencion. La mesa de maquina segun la invencion para sujetar un segmento de chapa fina presenta una pluralidad de entrantes, en particular perforaciones en el lado superior y la superficie de apoyo para piezas de trabajo de la mesa, que estan unidos por conductos con una fuente de vacfo, por ejemplo una bomba de vacfo, para succionar la pieza de trabajo sobre la superficie de apoyo para piezas de trabajo y asf inmovilizarla y sujetarla sobre la mesa de maquina.

Segun la invencion la superficie de apoyo para piezas de trabajo presenta al menos una ranura preferiblemente sin entrantes, cuyo recorrido corresponde al menos por segmentos al contorno de la pieza de recorte en bruto que va a cortarse. A este respecto, la ranura segun la invencion esta dimensionada ventajosamente de tal modo que durante el corte se forma un espacio libre para la herramienta de corte. Por tanto, el concepto basico de la mesa de maquina segun la invencion es crear a traves de la ranura un espacio libre para la herramienta de separacion, es decir, normalmente la fresadora. Ventajosamente esta ranura esta configurada sin entrantes. Esto es importante para que en la zona de la propia ranura no se produzca ninguna succion y asf para que las posibles partfculas producidas durante el corte, en particular virutas, no puedan llegar a un entrante o incluso la fuente de vacfo. Por tanto, por el termino sin entrantes en el sentido de la presente invencion se entenderan aquellos entrantes que sirven para succionar la pieza de trabajo, es decir, que estan unidos con una fuente de vacfo.

Para las partfculas producidas durante el corte, segun la invencion esta prevista una succion aparte que en particular, en relacion con una ranura sin muescas ni entrantes de superficie lisa, con succion desde el lado de la herramienta es especialmente eficaz. Con una configuracion de este tipo es posible retirar las partfculas de corte mediante una succion de aire sencilla directamente tras el corte y por completo.

A este respecto, la ranura esta dimensionada ventajosamente de tal modo que el ancho de ranura es ligeramente mayor que el diametro de la fresadora y la profundidad de ranura de tal modo que la fresadora puede penetrar en la ranura en tal medida que el corte se produce por completo con la parte cilmdrica de la pared de fresadora. En principio es posible prever varias ranuras para diferentes piezas de recorte en bruto en una superficie de apoyo para piezas de trabajo, sin embargo, resulta especialmente ventajoso en cuanto a una alta calidad de superficie cuando una ranura esta configurada de manera circunferencial solo de forma correspondiente al contorno de la pieza de recorte en bruto, porque entonces las partfculas producidas durante el corte pueden retirarse especialmente bien y por completo.

En principio resulta conveniente succionar la pieza de trabajo, es decir, el segmento de chapa fina, a partir del cual se cortara la pieza de recorte en bruto, por toda su superficie por medio de vacfo contra la superficie de apoyo para piezas de trabajo de la mesa de maquina para evitar de manera fiable una deformacion del material. Sin embargo, resulta especialmente ventajoso aumentar la fuerza de retencion inmediatamente despues del mecanizado. En la mesa de maquina segun la invencion esto se produce porque en la zona de proximidad inmediata a ambos lados de la ranura esta previsto un mayor numero de entrantes que en la zona de sujecion restante. Cuando los entrantes estan configurados como perforaciones y tienen el mismo tamano, en esta zona de proximidad de la ranura se prevera ventajosamente un mayor numero de perforaciones que en el resto de la zona. Cuando se preven entrantes

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

de forma y tamano diferente, entonces la suma de las areas de seccion transversal de los entrantes por unidad de superficie en la zona al lado de la ranura sera claramente mayor que en la zona de sujecion restante.

En la practica han resultado ventajosas zonas con una fuerza de succion aumentada en la proximidad de la ranura cuando estas corresponden a aproximadamente de cuatro a diez veces el ancho de ranura. Por tanto, cuando por ejemplo para una fresadora de 6 mm la ranura tiene un ancho de 8 mm, entonces las dos zonas de proximidad al lado de la ranura, que estan dotadas de multiples entrantes, debenan tener en cada caso un ancho de 16 - 40 mm.

Como para la configuracion segun la invencion de la mesa de maquina debe preverse una adaptacion de la misma al contorno de la pieza de recorte en bruto a traves de la ranura y dado el caso los entrantes previstos de manera multiple en la zona de la ranura, resulta especialmente ventajoso formar esta adaptacion individual mediante un componente adaptador, en este caso una placa adaptadora que forma la superficie de apoyo para piezas de trabajo de la mesa, que se dispone sobre una mesa de base de la mesa de maquina, es intercambiable y puede tanto unirse en sf misma por medio de una tecnica de sujecion por vado con la mesa de base como retener la pieza de trabajo mediante una tecnica de sujecion por vado.

Por tanto, la mesa de maquina segun la invencion esta compuesta por la propia mesa de base, que puede ser estandar e independiente de la pieza de trabajo y por la placa adaptadora intercambiable que va a colocarse encima, que esta adaptada a la pieza de recorte en bruto que va a obtenerse en cada caso. En este perfeccionamiento segun la invencion no tienen que preverse ni medios especiales para inmovilizar la placa adaptadora sobre la mesa de base ni medios especiales para sujetar firmemente la pieza de trabajo sobre la placa adaptadora. Cuando los entrantes existentes en la mesa de base, que son estandar y pueden unirse por conductos con una fuente de vado, solo se extienden en parte a la placa adaptadora, entonces por una parte de los entrantes en la mesa de base se succiona la placa adaptadora y por los demas entrantes en la mesa de base, que se extienden a la placa adaptadora, se succiona la pieza de trabajo, es decir, se sujeta el segmento de chapa fina sobre la placa adaptadora.

A este respecto, desde el punto de vista constructivo en cuanto a la placa adaptadora lo mas sencillo es que los entrantes eficaces en la placa adaptadora esten alineados con los entrantes en la mesa de base. No obstante, por motivos de tolerancia resulta ventajoso que estos entrantes en la placa adaptadora esten configurados ensanchados hacia la mesa de base, porque entonces tambien se garantiza una union por conductos cuando la placa adaptadora desplazada en una medida reducida se apoya sobre la mesa de base.

Para en particular en las zonas de borde al lado de la ranura, en las que debe tener lugar una succion aumentada, garantizar la conexion de succion necesaria del lado de la mesa de base, segun un perfeccionamiento de la invencion esta previsto que en el lado de la placa adaptadora dirigido hacia la mesa de base esten previstos uno o varios entrantes a modo de ranura, que estan unidos por conductos con entrantes en la superficie de apoyo para piezas de trabajo de la placa adaptadora y que abarcan varios entrantes en la mesa de base. A este respecto, para generar suficiente fuerza de sujecion, segun un perfeccionamiento ventajoso de la invencion, estos entrantes a modo de ranura pueden extenderse no solo en la zona por debajo de los entrantes en la zona de la superficie de apoyo para piezas de trabajo de la placa adaptadora, sino ventajosamente tambien al lado, para desde estas zonas secundarias, que en la mesa de base todavfa estan dotadas de entrantes, derivar una capacidad de vado adicional.

A continuacion se explicara la invencion en mas detalle mediante un ejemplo de realizacion representado en el dibujo. Muestran:

la figura 1, en una representacion en perspectiva esquematica muy simplificada una maquina fresadora de portico con una mesa de maquina segun la invencion,

la figura 2, en una representacion ampliada una vista en planta de una placa adaptadora,

la figura 3, una vista desde abajo de la placa adaptadora segun la figura 2, la figura 4, en una representacion ampliada el detalle IV de la figura 2,

la figura 5, en una representacion ampliada el detalle V de la figura 3 y

la figura 6, la vista en planta de un campo de mesa de base.

La maquina fresadora de portico representada en la figura 1 presenta un cabezal de fresado 1, que forma el accionamiento de rotacion para una fresadora 2 en el extremo inferior del cabezal de fresado 1. El cabezal de fresado esta dispuesto en un portico 3 de manera que puede desplazarse transversalmente, que a su vez esta montado de manera que puede desplazarse longitudinalmente en una mesa de maquina 4. El cabezal de fresado 1 se hace descender para el fresado de tal modo que la fresadora 2 puede dividir un segmento de chapa fina sujeto sobre la mesa de maquina 4 en una o varias piezas de recorte en bruto. A este respecto, mediante una activacion correspondiente del cabezal de fresado transversalmente al portico 4 y una activacion del portico a lo largo de la

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

mesa de maquina 4 se recorre una trayectoria previamente ajustada (programada), que corresponde al contorno externo y dado el caso a un contorno interno de la pieza de recorte en bruto.

La mesa de maquina 4 esta compuesta por una mesa de base 5, que representa la mesa portante y funcional propiamente dicha y que en su lado superior esta equipada con una placa adaptadora 6 que forma la superficie de apoyo para piezas de trabajo 7. La mesa de base 5 esta construida como mesa neumatica, es decir, presenta varios campos 8 que en cada caso, como se representa en la figura 6, estan dotados de varios entrantes en forma de perforaciones 9, que dentro de la mesa estan unidos por conductos y estan conectados a una fuente de vado en forma de bomba de vado.

La placa adaptadora 6 esta compuesta por dos mitades de placa 6a y 6b, que estan dispuestas una al lado de otra sobre la mesa de base 5. La placa adaptadora 6 esta compuesta por chapa de aluminio y tiene un grosor de 4 mm. En la superficie de apoyo para piezas de trabajo 7 presenta entrantes en forma de perforaciones 10 que estan distribuidos por la superficie, asf como entrantes en forma de perforaciones 11, que se extienden a ambos lados de una ranura 12 prevista en la superficie de apoyo para piezas de trabajo 7 de la placa adaptadora 6. La ranura 12 carece de entrantes y se dispone de manera correspondiente al contorno de las piezas de trabajo 13 que van a cortarse. En el caso de la placa adaptadora 6 representada mediante las figuras, la ranura 12 comprende en total seis piezas de recorte en bruto 13 igual de grandes. Las piezas de recorte en bruto 13 no pueden verse en las figuras porque se representa la placa adaptadora sin el segmento de chapa fina que va a recortarse. Sin embargo se han enumerado de manera correspondiente en las figuras para una mejor comprension. La ranura 12 tiene una profundidad de 2 mm, de modo que la fresadora 2, al realizar el fresado de las piezas de recorte en bruto 13 se desplaza con huelgo dentro de la ranura 12, aunque puede hacerse descender de tal modo que exclusivamente corte con su superficie lateral.

Como puede reconocerse mediante las figuras 3 y 4, la placa adaptadora 6 presenta zonas de borde al lado de las piezas de recorte en bruto 13, que carecen de perforaciones. En estas zonas de borde la placa adaptadora 6 o las dos mitades de placa 6a y 6b se sujetan mediante vado sobre la mesa de base 5, una vez que los campos 8 de la mesa de base 5 se unen con la fuente de vado. La pieza de trabajo en sf misma, es decir, el segmento de chapa fina, que se dividira en las piezas de recorte en bruto 13, tambien se sujeta sobre la placa adaptadora 6 por medio de una tecnica de sujecion por vado. Para ello se unen las perforaciones 10 y 11 con la fuente de vado, concretamente mediante las perforaciones 9 situadas por debajo en esta zona en la mesa de base 5. Una parte de las perforaciones 10 y 11 esta alineada con las perforaciones 9 en la mesa de base 5. Para garantizar tambien esto, cuando la placa adaptadora 6 no se encuentra exactamente en la posicion prevista en la mesa de base 5, las perforaciones 10 y 11 estan configuradas en la placa adaptadora de manera que se ensanchan hacia abajo. Ademas en las zonas, en las que estan dispuestas las perforaciones 11, en el lado inferior de la placa adaptadora 6 estan previstos entrantes 14 a modo de ranura, que por un lado forman un espacio libre, que une estas perforaciones 11 dispuestas con una densidad de area elevada con las perforaciones 9 situadas por debajo en la mesa de base 5, pero que sin embargo, por otro lado, tambien se disponen fuera de la zona en la que la placa adaptadora 6 presenta perforaciones 10, 11. A traves de estos entrantes 14 a modo de ranura en el lado inferior de la placa adaptadora 6 se unen por conductos las perforaciones 9 en la mesa de base 5, para de este modo mejorar el volumen de succion, en particular para las perforaciones 11 y con ello la fuerza de retencion. Las perforaciones 11, que estan dispuestas alrededor de la ranura 12 en una gran densidad se encargan de que en las zonas de borde de las piezas de recorte en bruto 13, es decir donde durante la operacion de separacion actua la fresadora 2 en el segmento de chapa fina produciendo un corte, se fijen con una fuerza especialmente elevada sobre la placa adaptadora 6 para garantizar asf que en particular en la zona de corte se de una fijacion suficiente, aunque por otro lado para garantizar tambien que el apoyo se produzca sin intersticios de modo que no puedan llegar partfculas a esta zona.

Para succionar por completo las partfculas durante el fresado, esta previsto un tubo de succion que rodea la fresadora 2, que durante la operacion de fresado se desplaza hasta inmediatamente sobre el lado superior del segmento de chapa fina sujeto y se succiona con un vado elevado. Como en el lado inferior del segmento de chapa fina, donde se genera la lmea de corte mediante la fresadora 2, esta dispuesta la ranura cerrada 12, a traves de la ranura 12 se establece un flujo de succion que se encarga de que tambien en esta zona se succionen las partfculas, en particular virutas, de manera fiable.

La maquina descrita anteriormente sirve para fabricar piezas de recorte en bruto a partir de segmentos de chapa fina, es decir, por ejemplo de chapas de aluminio, con un grosor de desde 0,8 hasta 2,5 mm, tal como se utilizan como piezas de recorte en bruto para piezas conformadas de carrocena. La placa adaptadora 6 esta adaptada a la respectiva forma de la pieza de recorte en bruto, es decir, cuando debe obtenerse una pieza de recorte en bruto con otra forma la placa adaptadora 6 se cambiara por otra placa adaptadora correspondiente con otro recorrido de ranura.

Lista de numeros de referencia

1 cabezal de fresado

2 fresadora

3

4

5

6

6a

6b

7

8

9

10

11

12

13

14

portico

mesa de maquina

mesa de base

placa adaptadora

mitad de placa izquierda

mitad de placa derecha

superficie de apoyo para piezas de trabajo

campos

perforaciones en 8 perforaciones en la superficie perforaciones en la zona alrededor de la ranura ranura

piezas de recorte en bruto entrantes a modo de ranura

Claims (3)

1. REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para fabricar una pieza conformada de carrocena, en el que a partir de un segmento de chapa fina se corta al menos una pieza de recorte en bruto, que a continuacion se conforma mediante conformacion 5 plastica para dar un cuerpo hueco, que forma la pieza de conformacion de carrocena o al menos una parte de la misma, caracterizado por que el segmento de chapa fina esta compuesto por metal ligero y el corte de la pieza de recorte en bruto se produce mediante mecanizado con arranque de virutas, concretamente mediante fresado, en particular mediante corte a alta velocidad.

   10 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que el segmento de chapa fina esta compuesto por aluminio

   o una aleacion de aluminio.
2. 3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que durante la operacion de corte al cortar la pieza de recorte en bruto se produce una succion completa de partfculas de corte.

   15
3. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el corte de la pieza de recorte en bruto se produce en una maquina fresadora, en particular una maquina fresadora de portico, con una mesa de maquina, en la que durante el corte el segmento de chapa fina se mantiene sobre la mesa de maquina mediante una tecnica de sujecion por vacfo.

   20