ES2606291T3 - Procedimiento y dispositivo para la conformación de una pieza de trabajo - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para la conformación de una pieza de trabajo Download PDF

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Abstract

Dispositivo (1) para la conformación de una pieza de trabajo (4) hueca y al menos esencialmente simétrica en rotación, con un útil de conformación interior (3) para el soporte de un contorno interior de la pieza de trabajo (4) y un útil de conformación exterior (2) para la introducción de una fuerza de conformación en un contorno exterior (10) de la pieza de trabajo (4), en el que la pieza de trabajo (4) se puede rotar con respecto al útil de conformación exterior (2) alrededor de un eje de rotación (X), caracterizado por que el dispositivo (1) presenta un útil de arranque de virutas (15) de manera que el útil de arranque de virutas (15) puede atacar en el contorno exterior (10) de la pieza de trabajo (4) al mismo tiempo que el útil de conformación (2).

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento y dispositivo para la conformacion de una pieza de trabajo
La invencion se refiere a un procedimiento y un dispositivo para la conformacion de una pieza de trabajo hueca y esencialmente simetrica en rotacion.
Por el estado de la tecnica se conocen procedimientos del tipo en cuestion y alU se designan como procedimientos de laminacion a presion. En general, el objetivo de este procedimiento es conformar un cuerpo hueco esencialmente simetrico en rotacion, por ejemplo un cuerpo hueco tubular, reduciendose su diametro y su espesor de pared debido a la conformacion plastica. A este respecto, debido a la reduccion del diametro y espesor de pared se produce en general un aumento de la longitud del cuerpo hueco a lo largo de su eje de simetna en rotacion, es decir, en direccion axial. A este respecto, en el caso de procedimientos y dispositivos del tipo en cuestion se posibilita la conformacion de la pieza de trabajo en forma de cuerpo hueco, de modo que un util de conformacion ataca en el contorno exterior de la pieza de trabajo, mientras que la pieza de trabajo rota alrededor de un eje de rotacion que en el marco de las tolerancias de fabricacion de la pieza de trabajo se corresponde con el eje de simetna en rotacion de la pieza de trabajo. Debido a la deformacion plastica, el material de la pieza de trabajo se desplaza en primer lugar mediante los utiles de conformacion exteriores hacia el util de conformacion interior, hasta que se impide el movimiento del material por parte del util de conformacion interior.
Debido a ello se produce un flujo de material plastico con tres componentes de movimiento, a saber, un componente de movimiento axial, es decir, orientada en paralelo al eje de rotacion, una radial, es decir, dirigida hacia el eje de rotacion, y una perpendicular a estas dos direcciones y dirigida en la direccion circunferencial, del material que fluye. Debido a la componente de movimiento axial se prolonga la pieza de trabajo durante la conformacion plastica.
La desventaja de procedimientos de conformacion de este tipo es que existen elevados requisitos de uniformidad del espesor de pared de las piezas de trabajo empleadas en la direccion circunferencial. Si el espesor de pared de los materiales a procesar presenta una irregularidad demasiado grande en la direccion circunferencial, entonces se produce el asf denominado efecto de brazo de latigo, representado en la figura 1. La pieza de trabajo conformada se alabea de manera que su lmea central se desvfa del eje de rotacion y adopta un desarrollo curvado. Esto conduce a un desequilibrio que obliga en general a la interrupcion del proceso.
La aparicion de este asf denominado efecto de brazo de latigo durante el procesamiento de piezas de trabajo, que presentan en la direccion circunferencial una irregularidad demasiado elevada del espesor de pared, es un problema no resuelto hasta ahora en la practica en los procedimientos en cuestion.
Tambien mediante dispositivos modificados que presentan, por ejemplo - segun esta representado en la figura 2 - utiles de conformacion adicionales, la realizacion de los procedimientos de conformacion en cuestion no se consigue cuando no se satisfacen los requisitos de la uniformidad del espesor de pared en la direccion circunferencial mediante las piezas de trabajo a conformar.
Por ello, la invencion tiene el objetivo de mostrar un procedimiento y un dispositivo del tipo en cuestion, que posibiliten el procesamiento de piezas de trabajo con mayores irregularidades del espesor de pared que lo que es el caso segun el estado de la tecnica.
Este objetivo se resuelve mediante un dispositivo y un procedimiento con las caractensticas de las reivindicaciones independientes.
El procedimiento segun la invencion preve que durante la conformacion se realice un mecanizado con arranque de virutas de una zona todavfa a conformar de la pieza de trabajo. El dispositivo segun la invencion esta configurado correspondientemente de manera que un util con arranque de virutas del dispositivo pueda atacar en el contorno exterior de la pieza de trabajo al mismo tiempo con el util de conformacion.
Se ha demostrado que el asf denominado efecto de brazo de latigo indeseado se basa en que un espesor de pared irregular de la pieza de trabajo a conformar en la direccion circunferencial conduce a un flujo de material reforzado en direccion axial en la zona del mayor espesor de pared y, por consiguiente, a un aumento de longitud reforzado en la zona correspondiente de la pieza de trabajo durante la conformacion. Ciertamente, en la zona circunferencial tambien se genera un flujo de material en la direccion circunferencial, cuando las irregularidades en el espesor de pared se vuelven demasiado grandes, no obstante, esto puede no ser ya suficiente para provocar una distribucion uniforme del material alrededor de la circunferencia durante la conformacion. El material sobrante correspondiente se puede desviar luego en la zona de conformacion en forma de hendidura entre el util de conformacion exterior e
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interior solo en la direccion axial debido a la fuerza de conformacion, lo cual conduce a la curvature ya descrita de la pieza de trabajo conformada.
El util de conformacion exterior, que es preferentemente un rodillo de conformacion, esta dispuesto en la direccion axial, preferentemente en la zona extrema del util de conformacion interior. Este util de conformacion interior puede estar configurado ventajosamente como mandril interior, alrededor del cual la pieza de trabajo a conformar esta dispuesta al comienzo de la conformacion. El extremo preferentemente libre del mandril constituye en este caso preferentemente el contrafuerte para el proceso de conformacion, es decir, pone a disposicion la superficie contra la que es presionado el contorno interior de la pieza de trabajo a conformar durante la conformacion.
Preferentemente durante la realizacion del procedimiento segun la invencion se conforma en primer lugar una primera zona parcial de la pieza de trabajo en la direccion axial, preferentemente una zona extrema , de manera que la zona parcial conformada se apoya en el util de conformacion interior. De este modo se fija la posicion de esta zona extrema de la pieza de trabajo a conformar con respecto al util de conformacion interior y la zona de la pieza de trabajo formada de esta manera puede absorber mejor las fuerzas de reaccion que se originan en el mecanizado con arranque de virutas que se inicia a continuacion y las puede introducir en los utiles de conformacion.
La invencion se explica a continuacion mas en detalle esquematicamente mediante las figuras 1 a 3.
La Figura 1 - muestra una representacion esquematica de un procedimiento de conformacion segun el estado de la tecnica,
la Figura 2 - muestra un dispositivo de conformacion segun el estado de la tecnica en una representacion en seccion esquematica,
la Figura 3 - muestra un dispositivo segun la invencion, a modo de ejemplo, en una representacion en seccion esquematica.
El dispositivo 1 segun la invencion presenta, al igual que los dispositivos 1 representados segun el estado de la tecnica, al menos un util de conformacion exterior 2 y un util de conformacion interior 3. Los utiles de conformacion exteriores 2 mostrados a modo de ejemplo estan configurados de manera ventajosa como rodillos de conformacion. El util de conformacion interior 3 esta configurado en el ejemplo mostrado como mandril interior. La forma de cuerpo hueco, esencialmente simetrica en rotacion de la pieza de trabajo, que es tubular de manera ventajosa en el ejemplo mostrado, posibilita disponer la pieza de trabajo 4 a conformar alrededor del util de conformacion interior al comienzo del procedimiento.
Durante la realizacion del procedimiento de conformacion la pieza de trabajo 4 a conformar se pone en rotacion alrededor del eje de rotacion X con respecto al util de conformacion exterior 2. Mediante un movimiento de la pieza de trabajo 4 a conformar en la direccion de avance 5, la pieza de trabajo 4 a conformar es presionada entre el util de conformacion exterior 2 y el util de conformacion interior 3. Debido a la superposicion del movimiento de avance 5 y la rotacion alrededor del eje X se produce en este caso una trayectoria espiral que describe el util de conformacion 2 con respecto a la pieza de trabajo 4 a conformar.
Mediante la conformacion aumenta la longitud de la pieza de trabajo 6 conformada en comparacion con la pieza de trabajo 4 a conformar.
En el ejemplo mostrado, un primer espesor de pared 7 de la pieza de trabajo 4 a conformar es mayor que un segundo espesor de pared 8 de la pieza de trabajo 4 a conformar, estando desplazadas una respecto a otra en la direccion circunferencial las zonas con el primer espesor de pared 7 y el segundo espesor de pared 8.
Las diferencias entre los espesores de pared 7 y 8 conducen a una excentricidad de la pieza de trabajo 4 a conformar, que conduce a que la lmea central 9 del contorno exterior 10 de la pieza de trabajo 4 a conformar no coincida con el eje de rotacion X. En los procedimientos conocidos, durante la conformacion se produce el efecto de brazo de latigo representado en la figura 1, en el que la lmea central 11 de la pieza de trabajo 6 conformada adopta un desarrollo curvado, dado que la longitud 12 de la zona conformada con el primer espesor de pared 7 es mayor que la longitud 13 de la zona conformada con el segundo espesor de pared 8. El efecto ocurre en una medida tanto mas intensa cuando la lmea central 9 del contorno exterior 10 de la pieza de trabajo 4 a conformar se desvfa del eje de rotacion X, segun esta representado en las figuras 2 y 3 por la distancia 14.
El dispositivo segun la invencion presenta ahora un util de arranque de virutas 15, que ataca en el contorno exterior 10 de la pieza de trabajo 4 a conformar. Este util esta dispuesto a una distancia axial 16 respecto a la zona en la que ataca el util de conformacion exterior 2 contra el contorno exterior 10 de la pieza de trabajo 4 a conformar. En el ejemplo de realizacion mostrado, el util de conformacion esta ajustado de modo que en la zona del espesor de pared mas bajo en la direccion circunferencial, es decir, en el ejemplo mostrado en la zona con el espesor de pared 8 toca
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precisamente el contorno exterior 10, mientras que en la zona de la circunferencia restante arranca una viruta, en la zona con el primer espesor de pared 7 arranca una viruta con el espesor 17.
Durante la realizacion del procedimiento segun la invencion puede ser razonable conformar en primer lugar una cierta zona de la pieza de trabajo 4 a conformar, sin que el util de arranque de virutas 15 mecanice con arranque de virutas la pieza de trabajo a conformar 4. En el ejemplo mostrado. esta es la zona axial 17, cuya extension en direccion axial es preferentemente de al menos 1 y/o como maximo 10 mm.
Lista de sfmbolos de referencia:
1. Dispositivo
2. Util de conformacion exterior
3. Util de conformacion interior
4. Pieza de trabajo a conformar
5. Direccion de avance
6. Pieza de trabajo conformada
7. Primer espesor de pared
8. Segundo espesor de pared
9. Lmea central
10. Contorno exterior
11. Lmea central
12. Longitud
13. Longitud
14. Distancia
15. Util de arranque de virutas
16. Distancia axial
17. Zona axial
X Eje de rotacion

Claims (16)

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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo (1) para la conformacion de una pieza de trabajo (4) hueca y al menos esencialmente simetrica en rotacion, con un util de conformacion interior (3) para el soporte de un contorno interior de la pieza de trabajo (4) y un util de conformacion exterior (2) para la introduccion de una fuerza de conformacion en un contorno exterior (10) de la pieza de trabajo (4), en el que la pieza de trabajo (4) se puede rotar con respecto al util de conformacion exterior
    (2) alrededor de un eje de rotacion (X), caracterizado por que el dispositivo (1) presenta un util de arranque de virutas (15) de manera que el util de arranque de virutas (15) puede atacar en el contorno exterior (10) de la pieza de trabajo (4) al mismo tiempo que el util de conformacion (2).
  2. 2. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el util de conformacion (2) presenta un rodillo de conformacion.
  3. 3. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el util de conformacion (2), en particular el rodillo de conformacion, presenta una superficie para la transmision de las fuerzas de conformacion sobre la pieza de trabajo (4), que esta configurada de manera que mediante el movimiento axial de la pieza de trabajo (4) con respecto al util de conformacion exterior (2) se provoca un desplazamiento creciente del material de la pieza de trabajo (4) hacia el util de conformacion interior (3).
  4. 4. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo (1) presenta una pluralidad de utiles de conformacion exteriores (2), preferentemente dispuestos opuestos en referencia al util de conformacion interior (3).
  5. 5. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo (1) presenta un dispositivo de aspiracion de virutas para la aspiracion de las virutas que se producen en el util de arranque de virutas (15).
  6. 6. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo (1) presenta un sistema de refrigerante para la aplicacion de un refrigerante en la zona activa del util de conformacion y/o del util de arranque de virutas.
  7. 7. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se puede ajustar la distancia axial (16) entre el util de conformacion exterior (2) y el util de arranque de virutas (15).
  8. 8. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la zona activa del util de conformacion (2) esta dispuesta en la direccion axial en el area de una zona extrema del util de conformacion interior
    (3) .
  9. 9. Procedimiento para la conformacion de una pieza de trabajo (4) hueca y al menos esencialmente simetrica en rotacion, en el que la pieza de trabajo (4) se pone en rotacion con respecto a un util de conformacion exterior (2) alrededor de un eje de rotacion (X), que se corresponde al menos aproximadamente con su eje de simetna, en el que el util de conformacion exterior (2) ataca en un contorno exterior (10) de la pieza de trabajo (4) y al ejercerse una fuerza de conformacion sobre el contorno exterior (10) de la pieza de trabajo (4) deforma plasticamente la pieza de trabajo (4), en el que la pieza de trabajo se soporta con su contorno interior en un util de conformacion interior (3), en el que la pieza de trabajo (4) realiza un movimiento de avance en paralelo al eje de rotacion con respecto al util de conformacion exterior (2), caracterizado por que durante la conformacion se realiza un mecanizado con arranque de virutas de una zona todavfa a conformar de la pieza de trabajo (4).
  10. 10. Procedimiento segun la reivindicacion 9, caracterizado por que mediante la superposicion de la rotacion y del movimiento de avance se produce una trayectoria espiral a lo largo de la cual el util de conformacion exterior (2) ataca en la pieza de trabajo (4).
  11. 11. Procedimiento segun la reivindicacion 9 o 10, caracterizado por que al menos durante la conformacion de una seccion axial de la pieza de trabajo (4) se realiza el mecanizado con arranque de virutas con una separacion de material distribuida desigualmente sobre la circunferencia de la pieza de trabajo (4).
  12. 12. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por que mediante el mecanizado con arranque de virutas se suprime una excentricidad del contorno exterior (10) de la pieza de trabajo (4) con respecto al eje de rotacion (X).
  13. 13. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado por que una zona axial, preferentemente una zona extrema de la pieza de trabajo, se deforma con el util de conformacion, de manera que la zona conformada
    llega a descansar con su contorno interior en el util de conformacion interior (3) antes de que se comience el mecanizado con arranque de virutas.
  14. 14. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado por que la pieza de trabajo (4) se 5 desplaza mediante un movimiento de avance en la direccion axial mas alla de una zona extrema del util de
    conformacion interior (3).
  15. 15. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado por que mediante la deformacion plastica aumenta la longitud de la pieza de trabajo (4) en la direccion axial.
    10
  16. 16. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizado por que mediante la deformacion plastica se reduce el espesor de pared (7, 8) de la pieza de trabajo (4), la circunferencia del contorno exterior (10) de la pieza de trabajo (4) y/o la circunferencia del contorno interior de la pieza de trabajo (4).
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