MX2008011613A

MX2008011613A - Metodo y dispositivo para producir piezas estampadas con superficie funcional agrandada.

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Publication number: MX2008011613A
Application number: MX2008011613A
Authority: MX
Inventors: Ulrich Schlatter; Andreas Marti
Original assignee: Feintool Ip Ag
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2009-04-15
Also published as: JP2009066662A; US20090173129A1; DE502007005770D1; EP2036631A1; CA2639455C; CN101386045A; KR20090028465A; CA2639455A1; EP2036631B1; US9027379B2; KR101488019B1; ATE489181T1; CN101386045B

Abstract

La invención se refiere a un método y a un dispositivo para producir piezas estampadas con superficie funcional agrandada, en particular el corte de precisión de una pieza de trabajo a partir de una cinta en el cual la cinta se sujeta entre una parte superior que se compone de un macho de corte, una placa de guía para el macho de corte, un anillo de dientes dispuesto en la placa de guía y un botador, y una parte inferior que consta de placa de corte y expulsor, y al cerrarse estas, y el anillo de dientes se mete a presión en la cinta. La invención tiene por objeto evitar en gran parte la retracción de canto de manera dirigida mediante la producción de una retracción correspondiente al volumen dentro de la geometría de las piezas conservando al mismo tiempo las superficies funcionales en piezas de corte de precisión más delgadas ahorrando material sin que se mueva el material a lo largo de la línea de corte. Este problema se resuelve por el hecho de que antes del comienzo del corte en la cinta sujeta no tratada se lleva a cabo con un elemento preformador un preformado negativo en contra de la dirección de corte, que en tamaño y geometría que incluye un complemento corresponde a la retracción de canto esperada al cortar contra la placa de corte y que produce en forma especular un volumen de material en el lado de la retracción, y porque al comienzo y durante el corte la zona preformada de la cinta sujeta es apoyada mediante el elemento preformador.

Description

METODO Y DISPOSITIVO PARA PRODUCIR PIEZAS ESTAMPADAS CON SUPERFICIE FUNCIONAL AGRANDADA CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a un método para producir piezas estampadas con superficie funcional agrandada, en particular el corte de precisión de una pieza de trabajo a partir de una cinta en el cual la cinta se sujeta entre una parte superior que se compone de un macho de corte, una placa de guia para el macho de corte, un anillo de dientes dispuesto en la placa de guia y un botador, y una parte inferior que consta de placa de corte y expulsor, y al cerrarse éstas, y el anillo de dientes se mete a presión en la cinta. La invención se refiere además a dispositivos para producir piezas estampadas con superficie de función agrandada, en particular el corte de precisión de una pieza de trabajo a partir de una cinta con una herramienta de dos partes que comprende al menos un macho de corte, una placa de guia para el macho de corte, un anillo de dientes dispuesto en la placa de guia, un botador, una placa de corte y un expulsor siendo que la cinta se sujeta entre la placa de guia y la placa de corte y el anillo de dientes se encuentra metido a presión en la cinta. ANTECEDENTES DE LA INVENCION En la técnica de corte de precisión y deformación se procesan predominantemente aceros. La multitud de materiales REF. : 196142 utilizados se extiende desde los aceros de construcción sencillos hasta los aceros de grano fino altamente resistentes. El recurso "material" ha ganado mucho en importancia en los últimos años. Con un aprovechamiento óptimo del material es posible influir sustancialmente en los costos de producción de un componente. Los aceros altamente resistentes permiten componentes de pared más delgada con el mismo comportamiento de resistencia. En el corte de precisión la superficie de corte actúa en la mayoría de los casos como superficie funcional, por lo que la retracción constituye un factor de costos. Las características típicas de las piezas cortadas con precisión son la retracción de los cantos y la rebaba del corte. La retracción se produce en particular en las partes de las esquinas, aumentando al disminuir el radio de la esquina y aumentar el grosor de la lámina. La profundidad de la retracción puede ser de aproximadamente 30% y la anchura de la retracción de aproximadamente 40% del grosor de la lámina o más (ver DIN 3345, corte de precisión, Agosto 1980) . Por consiguiente la retracción depende del grosor y la calidad del material, de manera que sólo se puede controlar en forma limitada y frecuentemente va aunada a una limitación de la función de las piezas, por ejemplo debido a una falta de agudeza de los cantos de las esquinas en el caso de piezas de engranajes o debido al cambio que provoca en la longitud funcional de las piezas. Por este motivo la retracción por estampado reduce la función de las piezas y obliga al fabricante a usar un material inicial más grueso. Se conocen toda una serie de soluciones que intentan eliminar la retracción de los cantos ya sea mediante recorte (CH 665 367 A5), recalibrado (DE 197 38 636 Al) ó desplazamiento de material durante el corte (EP 1 815 922 Al) . Las soluciones conocidas de acuerdo a CH 665 367 A5 y DE 197 38 636 Al no reducen la retracción de los cantos sino que reprocesan costosamente las piezas, de manera que por una parte se requieren considerables costos para operaciones de procesamiento y herramientas adicionales, y por otra parte resulta una pérdida de material correspondiente debido a la necesidad del uso de material más grueso. En la solución conocida de acuerdo al documento EP 1 815 922 Al la pieza de trabajo se procesa en disposición de una etapa en al menos dos secuencias de paso que se suceden una a otra en el tiempo en diferentes direcciones de corte, siendo que en una primera operación de corte en dirección de trabajo vertical se corta un producto semiacabado con poca retracción adaptado a la geometría de la pieza de trabajo y en un mínimo de otra operación de corte en la dirección de trabajo contraria la pieza se termina de cortar. Con esto la retracción del primer paso parcial se deberá volver a llenar al menos en la zona de la esquina. Sin embargo, con este método conocido se evita predominantemente la rebaba resaltante del estampado. Tampoco con esta solución conocida se elimina finalmente la retracción y se desplaza volumen de material a lo largo de la linea de corte, lo cual va aunado a un mayor riesgo de formación de fisuras. BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Con este estado de la técnica la invención tiene por objeto evitar considerablemente la retracción de cantos objetivamente mediante la producción de un penetración correspondiente al volumen dentro de la geometría de las piezas conservando simultáneamente las superficies funcionales en piezas de corte de precisión más delgadas sin que el material se mueva a lo largo de la línea de corte. Este problema se resuelve mediante un método del tipo bajo consideración que tiene las características distintivas de la reivindicación 1, y mediante un dispositivo que tiene las características distintivas de las reivindicaciones 10 y 11. Los perfeccionamientos favorables del método y del dispositivo se desprenden de las reivindicaciones subordinadas . La solución de conformidad con la invención se caracteriza porque resulta posible por primera vez utilizar económicamente la operación de corte de precisión en piezas, por ejemplo, piezas de engranajes de mayor grosor con cantos agudos sin reprocesamiento y desplazamiento de material a lo largo de la linea de corte. Esto se logra por el hecho de que antes del comienzo del corte en la cinta sujeta no tratada se lleva a cabo en contra de la dirección de corte con un elemento preformador un preformado negativo con relación a la dirección de corte, que en tamaño y geometría que incluye un complemento corresponde a la retracción de canto esperada al cortar contra la placa de corte y produce en forma especular un volumen de material en el lado de la retracción. O sea que al comienzo y durante el corte la zona preformada de la cinta sujeta es apoyada mediante el elemento preformador. Constituye una ventaja particular que los parámetros del proceso para el preformado, por ejemplo la geometría y el volumen de material de la zona a ser preformada se determinan en función del tipo de material, la forma y la geometría de la pieza de trabajo mediante una simulación de deformación virtual. Esto conduce a un diseño rápido cercano a la práctica de los elementos preformadores , en particular la determinación del ángulo de preformado en los elementos preformadores . Pero los parámetros del proceso para el preformado se pueden determinar en forma iterativa mediante la medición de piezas de corte de precisión realmente producidas, sin abandonar la invención. El método de conformidad con la invención se puede usar de varias maneras. Asi, el preformado se puede llevar a cabo en una etapa previa dentro de una herramienta como corte secuencial. Pero también se puede llevar a cabo sin problema en el corte completo si el expulsor se usa simultáneamente como elemento preformador, siendo que el corte completo de acuerdo al método de conformidad con la invención se puede usar de manera particularmente favorable para piezas más delgadas . Por consiguiente el método de conformidad con la invención cubre el corte de precisión de piezas en un intervalo amplio de dimensiones, por ejemplo, piezas de hasta grosores medios y dimensiones menores y medianas en el corte completo y piezas con grosores y dimensiones grandes en el corte secuencial. Los dispositivos de conformidad con la invención tienen una estructura sencilla y robusta. En el caso del uso del corte sucesivo se deberá proporcionar al menos una matriz de estampar previa a la etapa de corte que actúa en contra de la dirección de corte para llevar a cabo en el lado de retracción el preformado negativo de un volumen de material adaptado a la retracción de canto esperada, siendo que la matriz de estampado comprende en su lado activo un contorno o respectivamente ángulo de preformado que corresponde, por ejemplo, a la geometría de la retracción de canto esperada adicionada por un complemento. Para el corte completo se proporciona al menos un expulsor asociado a la etapa de corte que actúa en contra de la dirección de corte para llevar a cabo en el lado de retracción el preformado negativo de un volumen de material adaptado a la retracción de canto esperada, siendo que el expulsor comprende en su lado activo un contorno o respectivamente un ángulo de preformado que se adapta a la geometría de la retracción de canto esperada adicionada por un complemento, siendo que el expulsor apoya la zona preformada al cortar. Los ángulos de preformado para la matriz de estampado en el caso del corte sucesivo y para el expulsor en el caso del corte completo son de aproximadamente entre 20° y 40° . Otras ventajas y detalles se desprenden de la siguiente descripción que hace referencia a las figuras anexas . BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La invención se explicará a continuación con más detalle mediante un ejemplo de realización. Muestra : Figura 1 una representación esquemática del dispositivo de conformidad con la invención con una etapa previa separada para preformar la geometría de retracción en las cintas aprisionadas entre la parte superior e inferior con la herramienta cerrada, Figura 2 una representación esquemática simplificada del dispositivo de conformidad con la invención según la figura 1 en la cinta cortada en la herramienta cerrada , Figura 3 una representación amplificada de la matriz de estampar con ángulo de preformado, Figura 4a y 4b una representación esquemática de la geometría de la retracción del canto, en una de acuerdo al estado de la técnica y de acuerdo al preformado de conformidad con la invención, Figura 5 una representación esquemática del ajuste entre la matriz de estampar y la zona preformada de la cinta, y Figura 6 un ejemplo de una parte de engranaje producida de acuerdo al método de conformidad con la invención, con y sin preformado. DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La figura 1 muestra el principio de la estructura del dispositivo de conformidad con la invención que comprende una parte 1 superior y una parte 2 inferior. La parte 1 superior comprende una placa 4 de guía que tiene un anillo 3 de dientes, un macho 5 de corte que se guia en la placa 4 de guia y un botador 6. La parte 3 inferior está formada por una placa 7 de corte y un expulsor 9. La cinta 10 de aleación de acero inoxidable con un grosor de 4.5 mm a partir de la cual se deberá fabricar una parte 11 de transmisión con engranaje 12 de acuerdo al método de conformidad con la invención se encuentra aprisionada entre la placa 4 de guia y la placa 7 de corte de acuerdo al estado de posición de la herramienta que se muestra, y el anillo 3 de dientes ya penetró en la cinta 10, debido a lo cual se le impide al material una afluencia posterior durante el corte a consecuencia de la acción de la fuerza de los dientes del anillo. La etapa previa está constituida por una matriz 13 de estampar configurada como elemento V de preformado que se guia en la parte 2 inferior, la cual en su lado 14 activo tiene un ángulo a de preformado que se determinó previamente mediante una simulación de deformación virtual y está provista con un contorno 15 que corresponde a la geometría de la retracción esperada con una adición que resulta de valores de la experiencia. El preformado de la cinta aprisionada entre la parte 1 y 2 superior e inferior se lleva a cabo mediante la matriz 13 de estampar cuya dirección de acción se desarrolla en contra de la dirección SR de corte del macho 5 de corte. La matriz 13 de estampar deforma en su movimiento de avance a la cinta 10 hasta que el contorno 15 del lado 14 activo de la matriz de estampar se mueve con su ángulo a de preformado dentro del material de la cinta por un monto que se adapta a la geometría de la retracción y provoca una deformación de la cinta 10 en el lado de la retracción que corresponde al volumen en la retracción esperada. La figura 3 muestra un ejemplo de una matriz 13 de estampar con un contorno 15 correspondiente en su lado activo. Se puede identificar que este contorno corresponde exactamente a la geometría de la retracción. Los parámetros del proceso para el preformado, por ejemplo la geometría, es decir, la altura de la retracción y la anchura de la retracción y el volumen de material, es decir, el volumen de retracción se determina en función del tipo de material, la forma y geometría de la pieza de trabajo mediante una simulación de deformación virtual en la cual se representa el flujo de material durante la operación de deformación, se analizan las dilataciones y tensiones comparativas para determinar si es posible llevar a cabo el cambio de forma y si los elementos de la herramienta pueden soportar las cargas. Pero los parámetros del proceso para el preformado también se pueden determinar en la pieza de corte de precisión real mediante la medición individual de la altura de retracción, la anchura de retracción y la determinación del volumen de retracción. Para esto se requieren una serie de pruebas y su evaluación para sobre esta base poder diseñar de manera correspondiente la matriz 13 de estampar. Naturalmente que en lugar de la etapa previa separada que se describe aquí con más detalle también es posible utilizar el expulsor 9 como elemento de preformado para el preformado de la cinta aprisionada de acuerdo a la geometría de la retracción del canto esperada. Las relaciones para entender el método de conformidad con la invención se muestran en las figuras 4a, 4b, 5 y 6. La figura 4a muestra la retracción que se forma en una pieza de corte de precisión que se fabricó sin el uso de la invención. Esta retracción E se define de acuerdo a la norma DIN 6930 y la norma VDI 2906 mediante la altura h de retracción de canto y la anchura b de retracción de canto y de la rebaba que se produce mediante altura de la rebaba de corte y anchura de la rebaba de corte. Es un conocimiento seguro que el volumen de rebaba es menor por un múltiplo en comparación con el volumen V de retracción. O sea que en cierto modo se perdió volumen. Este volumen migra por una parte claramente tras el contorno externo de la pieza y por otra parte una pequeña cantidad se pierde en virtud de la solidificación del material . Con el corte de cizalla se introducen fuerzas de tracción en el material que finalmente se vuelven mayores que las fuerzas de cohesión en la retícula atómica. Esto provoca un deslizamiento entre los planos adyacentes del macho 5 de corte y la placa 7 de corte. Sin embargo, antes del cizallamiento real tiene lugar deformaciones plásticas que provocan la retracción E de canto. Para cada geometría de una parte a ser producida de acuerdo al método de conformidad con la invención se determinan las dimensiones y el volumen V de la retracción de canto esperada. Esto, como se describió en los párrafos precedentes, o bien puede suceder mediante una simulación de deformación o mediante una medición directa. En la figura 4b se aclara esquemáticamente que la retracción E de canto determinada de esta manera se reproduce en la dirección contraria en forma especular en el lado de retracción. Esto sucede mediante un preformado correspondiente con la matriz 13 de estampar que está provista con un contorno 15 con ángulo a de preformado adaptado a las condiciones geométricas de la retracción E de canto esperada. En la figura 5 se puede apreciar un ajuste particularmente bueno entre el contorno 15 de la matriz 13 de estampar y de la parte preformada de la cinta 10. En tanto que en el lado del expulsor la parte preformada es apoyada mediante el contorno 15 de la matriz 13 de estampar, en el lado de guía se produce un hueco en virtud de que el macho 5 de corte está rezagado por la altura h de retracción. La consecuencia de este ajuste es un hueco H que sin embargo no se puede rellenar por completo en virtud del volumen de rebaba claramente menor con relación al volumen de la retracción. En virtud de la restricción lateral mediante la placa 4 de corte se impide que el material se desvie y se deforma de manera correspondiente, lo cual provoca una solidificación adicional de la zona de influencia en la región de la retracción E. La figura 6 muestra el ejemplo de una parte 11 de engranaje fabricada de acuerdo al método de conformidad con la invención, en la cual se logró una reducción de 36% de la profundidad de retracción, medida en la punta del diente. Lista de símbolos de referencia 1 Parte superior de la herramienta de corte de precisión 2 Parte inferior de la herramienta de corte de precisión 3 Anillo de dientes 4 Placa de guía 5 Macho de corte 6 Botador 7 Placa de corte (matriz) 9 Expulsor 10 Cinta 11 Parte de transmisión 12 Engranaj e 13 Matriz de estampar/expulsor 14 Lado activo de 13 15 Contorno de 13 E Retracción de canto b Anchura de la retracción de canto h Altura de la retracción de canto H Hueco SR Dirección de corte V Volumen de retracción a Angulo de preformado Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Método para producir piezas estampadas con superficie funcional agrandada, en particular el corte de precisión de una pieza de trabajo a partir de una cinta en el cual la cinta se sujeta entre una parte superior que se compone de un macho de corte, una placa de guia para el macho de corte, un anillo de dientes dispuesto en la placa de guia y un botador, y una parte inferior que consta de placa de corte, expulsor y un troquel de estampado interior al cerrarse estas, y el anillo de dientes se mete a presión en la cinta, caracterizado porque antes del comienzo del corte se lleva a cabo en la cinta sujeta no tratada un preformado negativo en contra de la dirección de corte con un elemento preformador, que en tamaño y geometría que incluye un complemento corresponde a la retracción de canto esperada al cortar contra la placa de corte y que produce en forma especular un volumen de material en el lado de la retracción, y porque al comienzo y durante el corte la zona preformada de la cinta sujeta es apoyada mediante el elemento preformador.
2. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los parámetros del proceso para el preformado en la zona a ser preformada, por ejemplo, la geometría y el volumen de material de la retracción de canto se determinan mediante una simulación de deformación virtual en función del tipo de material, la forma y geometría de la pieza de trabajo.
3. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los parámetros del proceso para el preformado en la zona a ser preformada, por ejemplo, la geometría y el volumen de material de la retracción de canto se determinan en forma iterativa mediante la medición en al menos dos piezas de corte de precisión reales en función del tipo de material, la forma y geometría de la pieza de trabajo.
4. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el preformado se efectúa en una etapa previa separada o previamente al comienzo de la operación de corte en una etapa común cuyos parámetros del proceso se ajustan en cada caso de acuerdo a la retracción de canto determinada.
5. Método de conformidad con las reivindicaciones 1 y 4, caracterizado porque como elemento preformador se utiliza una matriz de estampar.
6. Método de conformidad con las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado porque el preformado se lleva a cabo en la dirección de la placa de guía y el corte en la etapa sucesiva, en piezas con un grosor de hasta 10 mm, preferiblemente 3 a 5 mm y dimensiones pequeñas y grandes.
7. Método de conformidad con las reivindicaciones 1 y 4, caracterizado porque como elemento de preformado se usa el expulsor de la herramienta de corte de precisión.
8. Método de conformidad con las reivindicaciones 4 y 7, caracterizado porque el preformado se lleva a cabo en dirección al macho y el corte de corte completo en piezas con un grosor medio, preferiblemente de 3 a 7 mm y dimensiones pequeñas y medianas.
9. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque no se mueve material a lo largo de la linea de corte determinada por la placa de corte y el macho de corte .
10. Dispositivo para producir piezas estampadas con superficie de función agrandada, en particular el corte de precisión de una pieza de trabajo a partir de una cinta, para llevar a cabo el método de conformidad con la reivindicación 1, con una herramienta de dos partes que comprende al menos un macho de corte, una placa de guia para el macho de corte, un anillo de dientes dispuesto en la placa de guia, un botador, una placa de corte y un expulsor, siendo que la cinta se sujeta entre la placa de guia y la placa de corte y el anillo de dientes se encuentra metido a presión en la cinta, caracterizado porque se proporciona al menos una matriz de estampar previa a la etapa de corte que actúa en contra de la dirección de corte para llevar a cabo en el lado de retracción el preformado negativo de un volumen de material adaptado a la retracción de canto esperada, siendo que la matriz de estampado y el expulsor comprenden en la etapa de corte en cada caso en su lado activo un contorno o respectivamente ángulo de preformado que se adapta a la retracción de canto esperada con adición de un complemento, siendo que el expulsor apoya la zona preformada durante el corte.
11. Dispositivo para producir piezas estampadas con superficie de función agrandada, en particular el corte de precisión de una pieza de trabajo a partir de una cinta, para llevar a cabo el método de conformidad con la reivindicación 1, con una herramienta de dos partes que comprende al menos un macho de corte, una placa de guia para el macho de corte, un anillo de dientes dispuesto en la placa de guia, un botador, una placa de corte y un expulsor, siendo que la cinta se sujeta entre la placa de guia y la placa de corte y el anillo de dientes se encuentra metido a presión en la cinta, caracterizado porque se proporciona al menos un expulsor asociado a la etapa de corte que actúa en contra de la dirección de corte para llevar a cabo en el lado de retracción el preformado negativo de un volumen de material adaptado a la retracción de canto esperada, siendo que el expulsor comprende en su lado activo un contorno o respectivamente ángulo de preformado que se adapta a la retracción de canto esperada con adición de un complemento, siendo que el expulsor apoya la zona preformada durante el corte.
12. Dispositivo de conformidad con las reivindicaciones 9 y 10, caracterizado porque el ángulo de preformado en la matriz de estampar y el expulsor es de 20° a 40°, preferiblemente de 30°. RESUMEN DE LA INVENCION La invención se refiere a un método y a un dispositivo para producir piezas estampadas con superficie funcional agrandada, en particular el corte de precisión de una pieza de trabajo a partir de una cinta en el cual la cinta se sujeta entre una parte superior que se compone de un macho de corte, una placa de guia para el macho de corte, un anillo de dientes dispuesto en la placa de guia y un botador, y una parte inferior que consta de placa de corte y expulsor, y al cerrarse estas, y el anillo de dientes se mete a presión en la cinta. La invención tiene por objeto evitar en gran parte la retracción de canto de manera dirigida mediante la producción de una retracción correspondiente al volumen dentro de la geometría de las piezas conservando al mismo tiempo las superficies funcionales en piezas de corte de precisión más delgadas ahorrando material sin que se mueva el material a lo largo de la línea de corte. Este problema se resuelve por el hecho de que antes del comienzo del corte en la cinta sujeta no tratada se lleva a cabo con un elemento preformador un preformado negativo en contra de la dirección de corte, que en tamaño y geometría que incluye un complemento corresponde a la retracción de canto esperada al cortar contra la placa de corte y que produce en forma especular un volumen de material en el lado de la retracción, y porque al comienzo y durante el corte la zona preformada de la cinta sujeta es apoyada mediante el elemento preformador .