MXPA03000551A - Metodo y maquina de formacion para deformar una pieza de trabajo hueca. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a un metodo y un aparato de formacion (1) para deformar una pieza de trabajo tubular hueca (4), en donde la pieza de trabajo es prensada en un dispositivo de fijacion, una primera herramienta de formacion se pone en contacto con la superficie externa de la pieza de trabajo, la herramienta se hace girar alrededor de un eje de rotacion con respecto a la pieza de trabajo, y un extremo de la pieza de trabajo se deforma por medio de dicha primera herramienta; una segunda herramienta de formacion se pone en contacto con la superficie externa de la pieza de trabajo y se hace girar con respecto a la pieza de trabajo alrededor de un eje de rotacion; el otro extremo de la pieza de trabajo se deforma por medio de dicha segunda herramienta, y por lo menos una de dichas herramientas se mueve con respecto a la pieza de trabajo durante dicha deformacion y/o entre los pasos de deformacion, sobre la misma pieza de trabajo, en donde el eje de rotacion de dicha herramienta se traslada y/o se mueve pivotalmente alrededor de un eje con respecto a dicha pieza de trabajo.

Description

METODO Y MAQUINA DE FORMACION PARA DEFORMAR UNA PIEZA DE TRABAJO HUECA MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere a un método para deformar una pieza de trabajo tubular hueca, en donde la pieza de trabajo se prensa en un dispositivo de fijación; una primera herramienta de formación se pone en contacto con la superficie externa de la pieza de trabajo, dicha herramienta se hace girar alrededor de un eje de rotación con respecto a la pieza de trabajo, y un extremo de la pieza de trabajo se deforma por medio de dicha primera herramienta. La invención se refiere además a una máquina de formación de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 7. Dicho método y máquina de formación se conoce, por ejemplo, de la solicitud de patente Europea No. EP 0 916 428. Dicha publicación describe un método y una máquina de formación, que comprende una cabeza de formación equipada con varios rodillos, por medio de la cual se puede reducir el diámetro de un extremo de un elemento cilindrico de metal y además se puede doblar en un ángulo. Para este fin, el cilindro de metal es prensado, y dicho cilindro y dicha cabeza de formación se hacen girar con uno con respecto a la otra alrededor de un eje de rotación, después de lo cual dicho extremo es deformado oprimiendo dichos rodillos en dirección radial contra la superficie externa de dicho cilindro y moviéndolos a lo largo de dicha superficie externa en varios ciclos, por medio de lo cual la distancia radial entre los rodillos y el eje de rotación disminuye con cada ciclo, como resultado de lo cual se obtiene una reducción del diámetro. Puesto que el eje de rotación está en un ángulo con el eje central del cilindro de metal, el extremo del cilindro no solo se reduce como resultado del movimiento en dirección radial de los rodillos, sino que además dicho extremo también será colocado en un ángulo. Debido al uso de los ciclos antes mencionados, la pieza de trabajo asume la forma del producto final, paso a paso. EP 0 916 426 describe un método y máquina de formación comparables, en donde el eje de rotación está excéntricamente desalineado del eje central del cilindro de metal. Así, se obtiene un producto en donde el eje central de la porción deformada está igualmente desalineado del eje central de la porción no deformada del cilindro de metal. El método y máquina de formación en cuestión se puede usar, por ejemplo, en la producción de los alojamientos de convertidores catalíticos que forman parte del sistema de escape de los vehículos, tales como coches de pasajeros. Tales convertidores catalíticos tienen un diámetro que es más grande que el diámetro de los conductos del sistema de escape del cual forman parte, y están preferiblemente colocados cerca del bloque del motor para alcanzar su temperatura de operación tan rápidamente como sea posible después de que el motor se ha puesto en marcha, y para mantener esa temperatura tanto como sea posible. Una consecuencia de esto es que, en primer lugar, el diámetro de las conexiones en cualquier lado del alojamiento del convertidor catalítico se debe reducir para conectarlo apropiadamente al resto del sistema de escape, y que además frecuentemente se requiera que tengan una forma complicada para hacer posible una posición óptima con respecto al bloque del motor. Cuando se usan los métodos y aparatos de la técnica anterior para producir piezas de trabajo que tienen dos extremos deformados, tales como por ejemplo los alojamientos de convertidor catalítico arriba descritos, la pieza de trabajo prensada debe ser separada después de haber trabajado un extremo, y debe ser prensada de nuevo para trabajar el otro extremo. Un objeto de la presente invención es eliminar esta desventaja. Para realizar este objetivo, el método al que se hace referencia en el primer párrafo está caracterizado en que una segunda herramienta de formación se pone en contacto con la superficie externa de la pieza de trabajo, y se hace girar con respecto a la pieza de trabajo alrededor de un eje de rotación; en que el otro extremo de la pieza de trabajo se deforma por medio de la segunda herramienta, y en que por lo menos una de dichas herramientas se mueve con respecto a la pieza de trabajo durante dicha deformación y/o entre los pasos de deformación (sobre la misma pieza de trabajo), en donde el eje de rotación de dicha herramienta se traslada y/o se mueve pivotalmente alrededor de un eje con respecto a dicha pieza de trabajo. Los aspectos anteriores hacen posible trabajar simultáneamente ambos extremos de una pieza de trabajo tubular, sin tener que separar la pieza de trabajo entre operaciones y prensarla nuevamente. Además, se puede dar a los dos extremos formas complejas, asimétricas y mutuamente diferentes. Se pueden obtener formas más complejas moviendo pivotalmente las herramientas con respecto a la pieza de trabajo alrededor de por lo menos un eje durante dicha deformación y/o entre los pasos de deformación (sobre la misma pieza de trabajo). El movimiento pivotal alrededor de dos o más ejes, en donde por lo menos dos de dichos ejes, o las proyecciones de cada uno de dichos ejes sobre un plano común, están en un ángulo (por ejemplo de 90°) uno con respecto a otro, hace posible producir formas complejas en varias direcciones. Se prefiere que por lo menos una herramienta de formación interior sea colocada en la cavidad definida por la pieza de trabajo, en la localización de por lo menos uno de los extremos de la misma, en contacto con la superficie interna de la pieza de trabajo hueca, y la pieza de trabajo se deforma por medio de dicha segunda herramienta. Esto provee mayor libertad con respecto al diseño y hace posible deformar la pieza de trabajo de tal manera que las porciones deformadas se extiendan fuera del diámetro de la pieza de trabajo original, lo que no es posible con el método y aparato de acuerdo con la técnica anterior arriba mencionada. Si la pieza de trabajo es un cilindro de metal, esto significa que después de la deformación, el o los extremos deformados estarán parcial o totalmente fuera de la circunferencia de la parte no deformada del cilindro de metal. Además, la carga que es ejercida sobre la pieza de trabajo durante el proceso de deformación puede ser reducida considerablemente, de modo que también será posible formar piezas de trabajo que tienen un grosor de pared relativamente pequeño. Frecuentemente se usa un grosor de pared mínimo del material de partida cilindrico de 1.5 mm para los alojamientos antes mencionados para convertidores catalíticos, mientras que la invención hace posible deformar materiales que tienen un grosor de pared más pequeño, por ejemplo de 1.2 mm o menos. La invención se refiere además a una pieza de trabajo tubular hueca que tiene una pared continua y dos extremos abiertos, que han sido deformados de tal manera que las proyecciones de dichos extremos sobre un plano recto a través de una parte no deformada de la pieza de trabajo de metal, están en un ángulo de menos de 180° una con otra; también se refiere a un convertidor catalítico para un vehículo, tal como por ejemplo un coche, que comprende tal pieza de trabajo. La invención será explicada ahora en mas detalle con referencia a las figuras anexas, que muestran una modalidad del método y máquina de formación de acuerdo con la presente invención. La figura 1 es una vista esquemática en planta superior, de sección parcial, de una máquina de formación de acuerdo con la presente invención, que comprende dos cabezas de formación. La figura 2 es una elevación lateral de la máquina de formación de la figura 1. La figura 3 es una elevación lateral de la máquina de formación de la figura 1 , en donde una parte de la máquina de formación está volteada un ángulo de 90°. Las figuras 4 y 5 muestran esquemáticamente varias etapas de un método de acuerdo con la presente invención, efectuadas en la máquina de formación de la figura 1. Las partes que corresponden entre sí o que tienen sustancialmente la misma función serán indicadas por los mismos números en las diversas figuras. La figura 1 muestra una máquina de formación 1 que comprende una primera cabeza formadora 2, una segunda cabeza formadora 3, y un plato 4 para prensar la pieza de trabajo, por ejemplo el cilindro 5 de metal ya deformado que se ilustra. Las dos cabezas formadoras 2, 3, comprenden una placa de base 6 sobre la cual están montados dos rieles 7 de guía. Se extienden guías 8 sobre dichos rieles 7 sobre los cuales está montado un segundo grupo de rieles 9 de guía, que se extienden en ángulos rectos a dichos primeros rieles 7. Sobre dicho segundo grupo de rieles están presentes las guías 10, que sostienen un alojamiento 11 , en el cual está montado en cojinetes 14 un ensamble 12 que comprende rodillos 13 de formación y medios para mover dichos rodillos 13 de formación. Cada uno de los rodillos 13 de formación está montado rotativamente sobre un extremo de una barra 5, que a su vez está montada sobre un elemento 16 en forma de cuña, o que forma parte del mismo, el cual se ensancha en dirección de los rodillos 13 de formación. Los rodillos 13 de formación y sus respectivas barras 15 y elementos 16 en forma de cuña pueden cada uno moverse radialmente hacia adentro y hacia fuera con respecto al eje de rotación 17 del ensamble 12. Para este fin, cada uno de los elementos 16 en forma de cuña está montado sobre un mandril guiador 18 en forma de cuña, cuyo grosor disminuye linealmente en dirección de los rodillos de formación 13, de tal manera que los elementos 16 en forma de cuña, y así las barras 15 y rodillos 13, son forzados radialmente hacia el eje de rotación 17 por movimiento hacia fuera (a la derecha en el dibujo) de los mandriles 18, y radialmente en alejamiento del eje de rotación 17 por movimiento hacia dentro (a la izquierda en el dibujo) de los mismos. De acuerdo con la invención, el ensamble 12 comprende además un rodillo de formación 19 (en adelante denominado rodillo interior 19), que se monta en el ensamble 13 sustancialmente de la misma manera que los rodillos 13 de formación, es decir, se montan rotativamente sobre un extremo de una barra 20, que a su vez está montada o forma parte de un elemento 21 en forma de cuña, que se ensancha en dirección de un rodillo interior 19 de formación. El elemento 21 está montado sobre un mandril 22 en forma de cuña, de tal manera que el elemento 21 y por tanto la barra 20 y el rodillo 19, son forzados radialmente hacia el eje de rotación 17 por movimiento hacia fuera del mandril 22, y radialmente en alejamiento del eje de rotación 17 por movimiento hacia adentro del mismo.

En la figura 1, el rodillo interior 19 se ha movido hacia la pieza de trabajo 5 y se ha puesto en contacto con la pared interna de la pieza de trabajo 5. La pared de la pieza de trabajo 5 puede ser deformada en dirección hacia fuera, esto es, en dirección radial en alejamiento de la cavidad 5 definida por la pieza de trabajo 5, por medio de dicho rodillo interior 19. Los rodillos 13 de formación y el rodillo interno 19 a menudo están en el mismo plano, dicho plano se extiende perpendicularmente al eje de rotación 17 en esta modalidad, de modo que la pared queda confinada entre dichos rodillos 13, 19, en la localización de la deformación. El ensamble 2 comprende un engranaje extemo 25 en un lado remoto de los rodillos 13, 19, dicho engranaje se acopla con un piñón 26 montado sobre el extremo de una flecha motriz 27 de un motor eléctrico 28. De esta manera, el ensamble 12 puede ser girado por medio del motor eléctrico 28. El ensamble 12 comprende además un cilindrico hidráulico 29, que es capaz de mover el anillo 18, y por tanto los rodillos 13 de formación, en dirección radial por medio de un pistón 30, una barra 31 de pistón y una placa 32 de presión. Dentro de la estructura de la presente descripción, el movimiento radial de los rodillos 13 de formación será indicado en la dirección Z. El anillo 22 y por tanto el rodillo interior 19 pueden ser movidos en dirección radial por medio de un cilindro hidráulico 33 y una barra 34 de pistón hueco, mientras que el alojamiento 11 puede ser movido a lo largo de dichos rieles 7 y 9 de guía en su totalidad por medio de cilindros hidráulicos 35 y 38. Dentro de la estructura de la presente descripción, el movimiento radial del rodillo interno 19 será indicado como la dirección W. Los movimientos del alojamiento 1 1 paralelos al eje de rotación 17 y perpendiculares a dicho eje 17, serán indicados como la dirección X y la dirección Y, respectivamente. La segunda cabeza formadora 3 es prácticamente idéntica a la cabeza formadora 2, pero además es capaz de efectuar movimiento pivotal alrededor de un punto pivotal 37, de modo que el extremo de la pieza de trabajo 5 que está siendo trabajada por dicha cabeza formadora 3, puede ser deformado a través de un ángulo de 90°, por ejemplo. Además, se provee un ensamble 38, por medio del cual el eje 37 puede ser movido, como será explicado más adelante con mayor detalle. Las figuras 4 y 5 muestran esquemáticamente en 25 pasos la manera en la cual un extremo abierto de un cilindro 5 de metal puede ser deformado por medio de la cabeza formadora 3 de la máquina de formación 1 de acuerdo con la figura 1. Al mismo tiempo, el otro extremo del cilindro 5 puede ser trabajado por medio de la cabeza formadora 2. El paso 1 muestra la posición inicial, en donde la pieza de trabajo 5 es prensada en un plato 4. Dicho extremo, que ya ha sufrido un paso de maquinado y que tiene un diámetro más pequeño que la otra parte del cilindro 5, es entonces deformado (paso 2) al girar el ensamble 12 y poner en contacto los rodillos 13, 19 de formación con, respectivamente, la superficie externa y la superficie interna del cilindro 5, y moviendo dichos rodillos radialmente hacia el eje de rotación 17 y en alejamiento del eje de rotación 17, respectivamente, y de manera simultánea moviendo pivotalmente la cabeza formadora a través de un ángulo p alrededor del punto pivotal 37. Los varios medios impulsores son así controlados de tal manera que se obtiene un movimiento combinado fluido de los rodillos 13, 19 de formación (en dirección Z y dirección W), el ensamble 13 (en dirección X y en dirección Y), y la cabeza formadora (a través de un ángulo ß), como resultado del cual se forma una porción doblada 40. Después de que la cabeza formadora 3 se ha movido pivotalmente a través de un ángulo ß, el movimiento del ensamble 12 en dirección X continúa (paso 3), de modo que queda una porción cilindrica 41, dicha porción tiene un diámetro más pequeño que el extremo abierto original del cilindro 5 y se extiende en un ángulo ß con respecto a la otra parte del cilindro 5. Después (paso 4), los rodillos 13, 19 de formación son movidos radialmente hacia fuera y radialmente hacia adentro, respectivamente, de modo que se rompe el contacto entre dichos rodillos 13, 19, y respectivamente, la superficie externa y la superficie interna de la pared del cilindro 5. El ensamble 12 es movido de regreso a lo largo de la porción cilindrica 41 en dirección X y en dirección Y hasta la transición entre la porción doblada 40 y dicha porción cilindrica 41. El ciclo anterior se repite moviendo pivotalmemte la cabeza formadora 3 a través un ángulo ß y trasladando y ajustando el ensamble 12 (paso 5, que es sustancialmente idéntico al paso 2), y trasladando el ensamble 12 en dirección X y en dirección Y (paso 6, que es sustancialmente idéntico al paso 3), en donde el diámetro de la porción cilindrica 41 se reduce más. Después se rompe el contacto entre dichos rodillos y dicha porción cilindrica 41 , el ensamble es retornado al área de transición entre la porción doblada 40 y la porción cilindrica 41 (paso 7, que es sustancialmente idéntico al paso 4). Dependiendo de las características da la. ieza de trabajo, tales como el grosor de pared, la resistencia y rigidez mecánica y el alargamiento elástico, los pasos 2-4 se repiten hasta obtener la reducción deseada del diámetro y el ángulo deseado, por ejemplo 90°. Si la naturaleza de la pieza de trabajo implica que el ángulo ß debe ser más grande que, por ejemplo 15 o 8 por ciclo, será necesario un número total de 6 y 12 ciclos, respectivamente, para dicha deformación. Después de haber efectuado las operaciones que se muestran en la figura 4, el punto pivotal 37 se mueve por medio del ensamble 38 a la posición inicial como se muestra en la figura 5 (paso 13). La operación de la figura 4 (pasos 2-12) se repite (pasos 14-25), en donde sin embargo el ángulo ß es de sentido opuesto, de modo que se obtiene una curva en S en el extremo del cilindro 5. Como se muestra en la figura 3, la cabeza formadora 3 de la máquina de formación es además capaz de realizar movimiento pivotal alrededor del eje de rotación 17 de la cabeza formadora 2, de modo que la flexión de la pieza de trabajo 5 no está limitada a flexión en el mismo plano imaginario. El movimiento pivotal de la cabeza formadora 3 alrededor del eje de rotación 17, entre o durante operaciones, permite al eje central de la porción deformada de la pieza de trabajo 5 asumir una forma tridimensional. Desde luego, las máquinas de formación de acuerdo con la presente invención pueden ser operadas por una persona y también por una unidad de control. Tal unidad de control por ejemplo está dispuesta para controlar los medios para mover los rodillos en dirección X, dirección Y y dirección radial de acuerdo con un programa de control que se guarda en una memoria, de tal manera que los rodillos de formación siguen una o más trayectorias deseadas para deformar la pieza de trabajo en el producto deseado o producto intermedio. Consecuentemente, esta invención no está restringida a las modalidades arriba descritas, que se pueden variar de diversas formas sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones. De esta manera, desde luego es posible poner en práctica la invención sobre piezas de trabajo de sección no redonda, tal como por ejemplo una sección ovalada, una sección sustancialmente triangular o una sección de lóbulos múltiples.

Claims (2)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Un método para deformar una pieza de trabajo tubular hueca (5), en donde la pieza de trabajo (5) es prensada en un dispositivo de fijación (4) , una primera herramienta de formación (13) se pone en contacto con la superficie externa de la pieza de trabajo (5), dicha herramienta (13) se hace girar alrededor de un eje de rotación (17) con respecto a la pieza de trabajo (5) , y un extremo de la pieza de trabajo (5) es deformado por medio de dicha primera herramienta (13); caracterizado porque una segunda herramienta de formación (13') se pone en contacto con la superficie externa de la pieza de trabajo (5) y se hace girar con respecto a la pieza de trabajo (5) alrededor de un eje de rotación (17'), en que el otro extremo de la pieza de trabajo (5) se deforma por medio de la segunda herramienta (13'), y en que por lo menos una de dichas herramientas (13, 13') se mueve con respecto a la pieza de trabajo (5) durante dicha deformación y/o entre los pasos de deformación (sobre la misma pieza de trabajo), en donde el eje de rotación (17, 17') de dicha herramienta se traslada y/o se mueve pivotalmente alrededor de un eje (37) con respecto a dicha pieza de trabajo (5).

2.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque ambas herramientas (13, 13') se mueven con respecto a la pieza de trabajo (5) durante dicha deformación y/o entre pasos de deformación (sobre la misma pieza de trabajo), en donde los ejes de rotación de dichas herramientas (17, 17') se trasladan y/o se mueven pivotalmente alrededor de un eje (37). 3 - El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado además porque por lo menos una de dichas herramientas (13, 13') se mueve pivotalmente alrededor de por lo menos dos ejes (37, 17) con respecto a la pieza de trabajo (5) durante dicha deformación y/o entre los pasos de deformación, en donde por lo menos dos de dichos ejes (37, 17), o las proyecciones de cada uno de dichos ejes (37, 17) sobre un plano común, están en un ángulo uno con respecto a otro. 4 - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque por lo menos uno de dichos ejes (37) se mueve durante dicha deformación y/o entre pasos de la deformación. 5.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque la mayor parte de la operación se lleva a cabo en movimiento de un flujo. 6 - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque por lo menos una herramienta de formación interior (19) se coloca en la cavidad definida por la pieza de trabajo (5), en la localización de por lo menos uno de los extremos de la misma en contacto con la superficie interna de la pieza de trabajo hueca (5), y en donde la pieza de trabajo (5) se deforma por medio de dicha segunda herramienta (19). 7 - Una máquina de formación (1) por lo menos comprendiendo un dispositivo de fijación (4) para prensar una pieza de trabajo tubular hueca (5) para ser deformada; una primera herramienta de formación (13) que se puede poner en contacto con la superficie externa de la pieza de trabajo (5) mientras la pieza de trabajo (5) está siendo trabajada, y por medio de la cual se puede deformar un extremo de la pieza de trabajo (5); medios de impulso (25, 26, 28) para hacer girar dicha herramienta (13) con respecto a dicha pieza de trabajo (5); y medios (35, 36) para mover dicha herramienta (13) con respecto a dicha pieza de trabajo (5), de tal manera que dicha herramienta (13) puede seguir una o más trayectorias deseadas con respecto a la pieza de trabajo (5) a fin de trabajar dicha pieza de trabajo (5); dicha máquina de formación (1) caracterizada porque comprende por lo menos una segunda herramienta de formación (13) que se puede poner en contacto con la superficie externa de la pieza de trabajo (5) durante el maquinado de la pieza de trabajo (5), y por medio de la cual se puede deformar el otro extremo de la pieza de trabajo (5); así como también medios impulsores (25, 26, 28) para hacer girar dicha herramienta (13) con respecto a dicha pieza de trabajo (5); y medios (35, 36) para mover dicha herramienta (13) con respecto a dicha pieza de trabajo (5), de modo que dicha herramienta (13) puede seguir una o más trayectorias deseadas con respecto a la pieza de trabajo (5) a fin de trabajar dicha pieza de trabajo (5), en donde por lo menos una de dichas herramientas (13, 13') se puede mover con respecto a la pieza de trabajo (5) durante dicha deformación y/o entre los pasos de deformación (sobre la misma pieza de trabajo), de tal manera que el eje de rotación (17, 17') de dicha herramienta (13, 13'), se traslada y/o se mueve pivotalmente alrededor de un eje (37) con respecto a dicha pieza de trabajo (5). 8.- La máquina de formación (1 ) de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada además porque ambas herramientas (13, 13') se pueden mover con respecto a la pieza de trabajo (5) durante dicha deformación y/o entre los pasos de deformación (sobre la misma pieza de trabajo), en donde los ejes de rotación (17, 17') de dichas herramientas (13, 13') se trasladan y/o se mueven pivotalmente alrededor de un eje (37). 9 - La máquina de formación (1) de conformidad con la reivindicación 7 o 8, caracterizada además porque por lo menos una de dichas herramientas (13, 13') se puede mover pivotalmente alrededor de por lo menos dos ejes (37, 17) con respecto a la pieza de trabajo (5) durante dicha deformación y/o entre los pasos de deformación (sobre la misma pieza de trabajo), en donde por lo menos dos de dichos ejes (37, 17) o proyecciones de cada uno de dichos ejes (37, 17) sobre un plano común, están en un ángulo uno con respecto a otro. 0. - La máquina de formación (1) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7-9, caracterizada además porque por lo menos uno de dichos ejes (37) se puede mover durante dicha deformación y/o entre los pasos de deformación. 11. - Una pieza de trabajo tubular hueca (5) que tiene una pared continua y dos extremos abiertos, que ha sido deformada, preferiblemente por medio del método que se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1-6, de tal manera que las proyecciones de los ejes centrales de dichos extremos sobre un plano recto a través de una parte no deformada de la pieza de trabajo de metal, están en un ángulo de menos de 180° una con respecto a otra. 12.- Un convertidor catalítico para un vehículo, tal como por ejemplo un coche, que comprende una pieza de trabajo como la que se reclama en la reivindicación 1 .