RS55241B2 - Postupak izrade profilisanog elementa karoserije - Google Patents

Description

Opis

Pronalazak se odnosi na postupak izrade profilisanog elementa karoserije automobila odnosno kroja za njega u skladu sa karakteristikama koje su date u širem pojmu zahteva 1.

Profilisani elementi karoserija automobila, kako se u automobilskoj industriji već decenijama u milionima komada ugrađuju, jeftino se izrađuju u velikom broju komada. Za ovo se kao sirovinski materijal koristi lim u koturovima, koji se po dužini seče na pločaste delove a zatim ispravlja. Takav jedan po pravilu pravougaoni deo od fino valjanog lima zatim se u skladu sa oblikom profilisanog elementa karoserije automobila koji treba da se izradi, iseca a zatim se oblikuje pomoću alata za duboko vučenje i presovanje. Pritom je bitno da površina radnog komada sve do ivice ostane glatka i bez oštećenja, kako bi se izbegle naknadne obrade pre lakiranja.

Kod profilisanih elemenata karoserije automobila, koji se izrađuju u velikom broju komada, isecanje se po pravilu vrši probijanjem. Kako mašine koje su za ovo neophodne, tako i alat koji uvek zavisi od radnog komada, su zahtevni i skupi. Osim toga, postupak probijanja škodi strukturi materijala u ivičnom području. Zato se u poslednje dostignuće tehnike kod profilisanih elemenata karoserije automobila, koji se u manjem i srednjem broju komada izrađuju, ubraja izrada isečaka paljenjem, posebno isecanje laserom. Nedostatak ovog postupka, međutim ogleda se u tome što u ivičnom području dolazi do izmena u strukturi, a posebno što nastaje očvršćavanje i prekomerna krtost, što je nepovoljno po dalji postupak oblikovanja i nije poželjno. Poseban problem nastaje kod materijala od lakih metala koji se u poslednje vreme sve više koriste, a posebno aluminijuma, koji je na spoljnoj strani zaštićen slojem oksida sa izuzetno visokom tačkom topljenja, ali u unutrašnjosti ima tačku topljenja od jedva 700°C. Ovo dovodi do toga da kod termičkog rezanja, pa tako dakle i kod rezanja pomoću snopa elektrona, površina rezanja, posebno u onom području u kojem snop elektrona ponovo izlazi iz materijala, pokazuje nepreciznosti u izradi, koje nisu poželjne i koje često zahtevaju naknadnu obradu.

U tom kontekstu, u osnovi ovog pronalaska je zadatak da se postupak proizvodnje profilisanog elementa karoserije automobila, a posebno izrada isečka od odeljka tanko valjanog lima u onoj meri poboljša, da se prethodno navedeni nedostaci ne pojavljuju, a posebno da se i tanko valjani limovi od aluminijuma povoljno mogu izrađivati. Dalje, na raspolaganju treba da bude neophodno obrazovanje za ovo koje je primereno uređaju kako bi se mogao sprovesti takav jedan poboljšani postupak.

Deo koji se odnosi na postupak, pomenutog zadatka, rešava se postupkom u skladu sa pronalaskom a prema zahtevu 1. Poželjne realizacije postupka u skladu sa pronalaskom proizlaze iz narednih zahteva, sledećeg opisa i crteža. Pritom karakteristike koje su date u narednim zahtevima i u opisu mogu kako svaka za sebe ali i u odgovarajućoj kombinaciji dalje da formulišu rešenje koje je u skladu sa pronalaskom.

Osnovna zamisao ovog pronalaska je da se za izradu isečka od odeljka tanko valjanog lima za izradu profilisanog elementa karoserije automobila, ne iseca odeljak od tanko valjanog lima pomoću laserskog zraka kao u dosadašnjoj tehničkoj praksi, već da se za isecanje kroja predvidi obrada rezanjem kao i da se koristi tanko valjani odeljak od lakog metala. Ovaj postupak se posebno povoljno može primeniti za izradu profilisanog elementa karoserije automobila, kod kojeg nakon iskrajanja sledi plastično oblikovanje u šuplje telo, od koga nastaje kasniji profilisani element karoserije automobila ili makar neki njegov deo. Postupkom koji je u skladu sa pronalaskom mogu se ispuniti izuzetno visoki kriterijumi kvaliteta, i to kako u pogledu toga da nema izmena u strukturi kao posledica rezanja tako i u pogledu visokog kvaliteta površine svih bočnih površina koji se time može dobiti, uključujući i površinu rezanja.

Postupak koji je u skladu sa pronalaskom koristan je posebno za izradu isečaka od odeljaka tanko valjanog lima, koji se sastoje od lakih metala. S jedne strane, laki metal se naročito dobro može obraditi rezanje, a sa druge strane kod primene postupak koji je u skladu sa pronalaskom, upravo kod upotrebe lakog metala ne dolazi, ili makar ne dolazi osetno, do izmena koje nastaju pri termičkom postupku razdvajanja u strukturi u području površina rezanja. Postupkom koji je u skladu sa pronalaskom se profilisani elementi karoserije automobila, ili bar njihovi delovi, mogu ekonomično izraditi sa većom preciznošću i višim kvalitetom površina čak i u malom i srednjem broju komada.

Posebno kod aluminijuma ili kod tanko valjanih limova koji se sastoje od legure aluminijuma, dakle kod limova debljine do 3 mm, isecanje komada vrši se, u skladu sa pronalaskom, glodanjem ili sečenjem velikom brzinom (High Speed Cutting). Pri ovakvom glodanju, po pravilu, nije potrebno hlađenje ili podmazivanje tokom sečenja. Primenu mogu naći male, lake mašine poznate konstrukcije. Glodalice koje se koriste u ovom kontekstu, a koje na primer imaju prečnik od 6 mm, imaju dug vek trajanja i povoljno se mogu nabaviti. One omogućavaju velike brzine sečenja a time i ekonomičnu izradu sečenih komada. Pritom se, u zavisnosti od veličine i vrste sečenih komada mogu koristiti jedna ili više istih pa čak i različitih glodalica sa odgovarajućim pogonima.

Da bi se prvenstveno obezbedio visok kvalitet površine sečenih komada, predviđeno je da se, u skladu sa inovacijom ovog pronalaska, tokom postupka sečenja, usisaju čestice od sečenja prilikom isecanja sečenog komada. Takvo usisavanje se efikasno vrši preko jedne ili više usisnih mlaznica pozicioniranih neposredno pored glodalice ili isto tako dobro preko jedne centralne usisne mlaznice oko glodalice.

Sile rezanja koje naročito nastaju prilikom rezanja aluminijumskih tanko valjanih limova napred pomenute vrste velikom brzinom su doduše relativno male, međutim uvek je neophodno da se radni komad tokom obrade fiksira na odgovarajući način. Po postupku u skladu sa pronalaskom, za ovo je predviđeno da se isecanje rezanog komada vrši na glodalici, po mogućnosti portalnoj glodalici, koja ima mašinski sto, na kojem se isečak od tanko valjanog lima drži tokom sečenja tehnikom vakuumskog stezanja. Tehnika vakuumskog stezanja nije samo ekonomičan i u pogledu zamene radnog komada efikasan postupak stezanja, već je pogodan posebno za očuvanje visokog kvaliteta površine, s obzirom na to da ovde nema inače uobičajenog obostranog pričvršćivanja. Usisavanjem se površina radnog komada opterećuje po velikoj površini, tako da se i bez posebnih mera predostrožnosti izbegavaju oštećenja osetljivih površina radnih komada.

Da bi se postupak po pronalasku mogao na ekonomičan način sprovesti, naročito kod srednjeg broja komada, shodno pronalasku predviđa se mašinski sto za učvršćenje odeljka od tanko valjanog lima, koji se prema postupku shodno pronalasku zgodno umeće prilikom isecanja rezanog komada. Mašinski sto shodno pronalasku za učvršćenje tanko valjanog odeljka ima mnoštvo udubljenja, posebno otvora na gornjoj strani i površini stola na koju naleže radni komad, koje su sa izvorom nižeg pritiska povezane preko vodova, npr. sa vakuumskom pumpom, kako bi se radni komad preko naležuće površine radnog komada usisavao a time čvrsto prianjao za mašinski sto i bio zategnut na mašinskom stolu.

U skladu sa pronalaskom naležuća površina radnog komada ima barem jedan žljeb po mogućstvu bez udubljenja, čiji izgled makar na određenim delovima odgovara konturi reznog komada koji treba da se iseče. Pritom je žljeb prema pronalasku tako dimenzioniran da se prilikom sečenja stvara slobodan prostor za rezni alat. Osnovna zamisao mašinskog stola prema pronalasku je dakle, da se kroz žljeb dobije slobodan prostor za alat za razdvajanje, dakle po pravilu za glodalicu. Na podesan način, ovaj žljeb je napravljen bez udubljenja. Ovo je važno jer u području samog žljeba nema usisavanja a time i eventualne čestice koje nastaju prilikom sečenja, a posebno strugotine ne mogu dospeti u udubljenje niti do izvora podpritiska. Pod pojmom "bez udubljenja" u smislu ovog pronalaska treba zato da se podrazumevaju ona udubljenja koja služe za usisavanje radnog komada, tj. ona koja su povezana sa izvorom nižeg pritiska.

Za čestice koje nastaju prilikom sečenja je po pronalasku predviđeno posebno usisavanje, koje je posebno u vezi sa žljebom ravne površine bez ureza i udubljenja sa usisavanjem sa strane alata posebno efikasan. Ovakvom jednom konstrukcijom moguće je, jednostavnim isisavanjem vazduha, da se rezne čestice neposredno nakon rezanja i u potpunosti uklone.

Pritom je žljeb tako dimenzioniran da je širina žljeba samo malo veća od prečnika glodalice a dubina žljeba je dimenzionirana tako da glodalica može da uroni u žljeb onoliko koliko je dovoljno da se rez ugradi u potpunosti pomoću cilindričnog dela zida glodalice. U načelu moguće je da se predvidi više žljebova za različite rezne oblike na jednoj naležućoj površini radnog komada, ovo je međutim posebno pogodno u pogledu visoke površine, kada je žljeb napravljen tako da ide samo oko konture reznog oblika, jer se tada čestice koje nastaju tokom rezanja mogu u potpunosti i izuzetno dobro odstraniti.

U načelu, svrsishodno je da se radni komad, dakle odeljak od tanko valjanog lima, od koga treba da se iseče rezni oblik, usisavanjem pričvrsti preko cele svoje površine pomoću nižeg pritiska na naležuću površinu mašinskog stola, koja je predviđena da na njoj leži radni komad, kako bi se pouzdano sprečilo izobličenje materijala. Posebno je korisno, međutim, da se sila stezanja poveća neposredno uz obradu. Ovo se kod mašinskog stola prema pronalasku radi time što je u neposrednom susedstvu obeju strana na žljebu predviđen veći broj udubljenja nego u ostalom području stezanja. Ako se udubljenja urade kao otvori, i ako su ovi iste veličine, u ovom susednom području žljeba predviđen je veći broj otvora nego u ostalom području. Ako su predviđena udubljenja različitog oblika i veličine, onda suma površina poprečnog preseka udubljenja po jedinici površine u području pored žljeba treba da bude znatno veća nego u ostalom području zatezanja.

U praksi su se područja sa većom usisnom silom u susedstvu žljeba pokazala korisnim ukoliko ista odgovaraju četvorostrukoj do desetostrukoj širini žljeba. Ako je dakle, na primer za glodalicu od 6 mm žljeb širok 8 mm, onda oba susedna područja pored žljeba, na kojima ima više udubljenja, treba da budu široka 16 – 40 mm svaki.

S obzirom na to da je za konstrukciju mašinskog stola prema pronalasku potrebno da se predvidi da se on preko žljeba i eventualno preko većeg broja udubljenja, koja su predviđena u području žljeba, uskladi sa konturom kroja, posebno je korisno da se ovo individualno usklađenje stvori preko adapterskog ugradnog elementa, ovde je to adapterska ploča koja stvara naležuću površinu stola za radni komad, i koja se postavlja na osnovni sto mašinskog stola, ona se može menjati i može i sama biti sa osnovnim stolom povezana pomoću tehnike pritezanja vakuumom a isto tako može i preko tehnike pritezanja vakuumom da drži radni komad.

Mašinski sto u skladu sa pronalaskom se dakle sastoji od pravog osnovnog stola, koji može da bude standardizovan i nezavistan od radnog komada, i od izmenljive adapterske ploče, koja se na njega postavlja, a koja je uvek usklađena sa krojem koji se izrađuje. Kod ove naredne inovacije pronalaska ne predviđaju se niti posebna sredstva za postavljanje adapterske poloče na osnovni sto, niti neka posebna sredstva kako bi se radni komad pričvrstio na adaptersku ploču. Ako se udubljenja, koja se nalaze u osnovnom stolu a koja su standardizovana i koja se vodovima mogu povezati sa izvorom nižeg pritiska, samo delimično nastavljaju u adaptersku ploču, tada se preko jednog dela udubljenja u osnovnom stolu, adapterska ploča usisavanjem pričvrsti a preko drugih udubljenja u osnovnom stolu, koja se nastavljaju u adaptersku ploču, radni komad se usisavanjem pričvršćuje, tj. odeljak od tanko valjanog lima se pričvršćuje za adaptersku ploču.

Pritom je konstrukciono, u pogledu adapterske ploče, najjednostavnije, ako se udubljenja koja deluju u adapterskoj ploči ravnaju sa udubljenjima u osnovnom stolu. Iz razloga tolerancije je svakako korisno ako su ova udubljenja u adapterskoj ploči napravljena tako da se prošire do osnovnog stola, s obzirom na to da se tada obezbeđuje i provodnička povezanost kada adapterska ploča naleže na osnovni sto pomerena samo za jako malo.

Da bi se naročito u ivičnim područjima pored žljeba, gde treba da dođe do većeg prianjanja usled usisavanja, obezbedio neophodan usisni priključak sa strane osnovnog stola, u skladu sa daljim razvojem pronalaska je predviđeno, da se na strani adapterske ploče koja je okrenuta ka osnovnom stolu predviđeno jedno ili više udubljenja nalik na žljeb, koji su sa udubljenjima na naležućoj površini za radni komad na adapterskoj ploči provodnički povezana i zahvataju više udubljenja u osnovnom stolu. Pritom, kako bi se stvorila dovoljna sila zatezanja, a u skladu sa daljim razvojem pronalaska, ova udubljenja nalik na žljeb mogu da se protežu ne samo u području ispod udubljenja u području površine na adapterskoj ploči na koju naleže radni komad, već da se prigodno protežu i pored nje, kako bi se iz ovih susednih područja, kod kojih se u osnovnom stolu nalazi još udubljenja, odvojio dalji kapacitet za niži pritisak.

Pronalazak je dalje bliže objašnjen pomoću primera konstrukcije prikazanog na crtežu. Na njemu je prikazano:

Sl. 1 jako pojednostavljen šematski prikaz u perspektivnoj projekciji portalne glodalice sa mašinskim stolom u skladu sa pronalaskom,

Sl. 2 uvećan prikaz pogleda odozgo na adaptersku ploču,

Sl. 3 pogled odozdo na adaptersku ploču prema sl.2,

Sl. 4 uvećani prikaz detalja IV sa sl.2,

Sl. 5 uvećani prikaz detalja V sa sl.3 i

Sl. 6 pogled odozgo na polje osnovnog stola.

Portalna glodalica koja je prikazana na slici 1 ima glavu 1 glodala, koja čini rotacioni pogon 2 za glodalicu na donjem kraju glave 1 glodala. Glava 1 glodala je postavljena na portal 3 tako da se može poprečno pokretati, a ovaj portal je smešten na mašinski sto 4 tako da se može uzdužno pokretati. Glava 1 glodala se za glodanje upusti toliko da glodalica 2 može da podeli odeljak tanko valjanog lima koji je zategnut na mašinskom stolu 4 na jedan ili više reznih komada. Pritom se odgovarajućim upravljanjem glave glodala poprečno na portal 4 i upravljanjem portala po dužini mašinskog stola 4 ide po unapred zadatoj (programiranoj) putanji, koja odgovara spoljnoj konturi i eventualno unutrašnjoj konturi dela koji se iseca.

Mašinski sto 4 se sastoji od jednog osnovnog stola 5, koji predstavlja pravi noseći i funkcionalni sto i koji je na svojoj gornjoj strani opremljen jednom adapterskom pločom 6, koja gradi površinu na koju prianja radni komad 7. Osnovni sto 5 je sagrađen kao pneumatski sto, tj. na njemu je niz polja 8, koji su, kako je to prikazano na Sl.6, opremljeni nizom udubljenja u obliku otvora 9, koji su unutar stola povezani provodnicima i priključeni na izvor nižeg pritiska u formi vakuumske pumpe.

Adapterska ploča 6 sastoji se od dve polovine 6a i 6b ploče, koje su položene na osnovni sto 5 jedna pored druge. Adapterska ploča 6 se sastoji od aluminijumskog lima i debljine je 4 mm. Ona na površini na koju naleže radni komad 7 ima udubljenja u formi otvora 10, koji su raspoređeni po površini, kao i udubljenja u formi otvora 11, koji se protežu na obema stranama žljeba 12 koji je predviđen na površini na koju naleže radni komad 7 na adapterskoj ploči 6. Žljeb 12 nema udubljenja i postavljen je u skladu sa konturom radnog komada 13 koji treba da se iseče. Kod adapterske ploče 6 prikazane pomoću slika, žljeb 12 obuhvata ukupno šest krojeva 13 koji su iste veličine. Krojevi 13 se na slikama ne mogu videti, s obzirom na to da je adapterska ploča prikazana bez odeljka tanko valjanog lima koji treba da se iskroji. Oni su, zarad boljeg razumevanja, na slikama obeleženi odgovarajućim brojevima. Žljeb 12 ima dubinu 2 mm, tako da se glodalica 2 prilikom glodanja isečaka 13 unutar žljeba 12 kreće sa zazorom, ali se može toliko upustiti da seče isključivo svojom bočnom površinom.

Kako se sa slika 3 i 4 može videti, na adapterskoj ploči 6 su ivična područja pored krojnih komada 13, na kojima nema otvora. U ovim ivičnim područjima, adapterska ploča 6 odnosno obe polovine 6a i 6b ploče se vakuumski zatežu na osnovnom stolu 5, čim se polja 8 osnovnog stola 5 povežu sa izvorom nižeg pritiska. Sam radni komad, tj. odeljak od toplo valjanog lima, koji treba da se podeli na krojne komade 13, zateže se na adapterskoj ploči 6 takođe pomoću tehnike vakuumskog zatezanja. U tu svrhu, otvori 10 i 11 se povezuju sa izvorom nižeg pritiska i to preko otvora 9 u osnovnom stolu 5 koji se u ovom području nalaze ispod. Deo otvora10 i 11 poravnava se sa otvorima 9 u osnovnom stolu 5. Da bi se ovo obezbedilo i onda kada adapterska ploča 6 ne leži egzaktno u predviđenoj poziciji na osnovnom stolu 5, otvori 10 i 11 u adapterskoj ploči su konstruisani tako da se proširuju na dole. Osim toga su u područjima, u kojima su raspoređeni otvori 11, na donjoj strani adapterske ploče 6 predviđena udubljenja poput žljebova 14, koja s jedne strane prave slobodan prostor, koji ove otvore 11, koji su raspoređeni sa većom površinskom gustinom, povezuju sa otvorima 9 iz osnovnog stola 5 koji se nalaze ispod, ova udubljenja su sa druge strane raspoređena i izvan područja u kojem adapterska ploča 6 ima otvore 10, 11. Preko ovih udubljenja nalik žljebu 14 na donjoj strani adapterske ploče 6 provodnički su povezani otvori 9 u osnovnom stolu 5, kako bi se na ovaj način obim usisavanja poboljšao naročito za otvore 11 a time da bi se poboljšala i sila stezanja. Otvori 11, koji su oko žljeba 12 raspoređeni sa većom gustinom, staraju se za to da u ivičnim područjima krojnih komada 13, dakle tamo gde glodalica 2 pri postupku razdvajanja useca odeljak od tanko valjanog lima, budu sa posebno jakom silom fiksirani na adaptersku ploču 6, kako bi se na taj način obezbedilo da posebno u području rezanja bude dovoljno fiksiranja, a sa druge strane i da bi se obezbedilo da naleganje bude bez zazora, tako da nikakva čestica ne može da dospe u ovo područje.

Da bi se čestice tokom glodanja usisale, predviđena je usisna cev koja ide oko glodalice 2, i koja tokom postupka glodanja ide neposredno iznad gornje strane zategnutog odeljka od tanko valjanog lima i usisava pod visokim nižim pritiskom. Time što je na donjoj strani odeljka od tanko valjanog lima, tamo, gde se stvara prorez zbog glodalice 2, raspoređen zatvoren žljeb 12, stvara se usisna struja kroz žljeb 12, koja se stara o tome da se i u ovom području pouzdano usisaju čestice, a naročito opiljci.

Prethodno opisana mašina služi za izradu krojeva od tanko valjanih limova, dakle na primer od aluminijumskih limova debljine od 0,8 do 2,5 mm, koji kao otkrojci za profilisane elemente karoserije automobila nalaze svoju primenu. Adapterska ploča 6 usklađuje se prema dotičnoj formi krojnog komada, tj. kada treba da se izradi krojni komad nekakvog drugačijeg oblika, adapterska ploča 6 se zameni odgovarajućom drugom adapterskom pločom sa drugačijim zakrivljenjem žljeba.

Lista referentnih oznaka

1 Glava glodala

2 Glodalica

3 Portal

4 Mašinski sto

5 Osnovni sto

6 Adapterska ploča

6a leva polovina ploče

6b desna polovina ploče

7 površina na koju naleže radni komad

8 Polja

9 otvori u 8

10 otvori na površini

11 otvori u području oko žljeba

12 žljeb

krojni komadi udubljenja nalik na žljeb

1

Claims (3)

Patentni zahtevi

1. Postupak za izradu profilisanog elementa karoserije automobila kod kojeg se od jednog segmenta tanko valjanog lima izrađuje barem jedan krojni komad, koji se zatim pomoću alata za duboko vučenje i presovanje oblikuje plastičnim preoblikovanjem u šuplje telo, kojim se pravi profilisani element karoserije automobila ili makar jedan njegov deo, naznačen time, što se segment od tanko valjanog lima sastoji od lakog metala i da se isecanje krojnog dela vrši obradom rezanjem naime glodanjem, a posebno sečenjem velikom brzinom (High Speed Cutting).

2. Postupak po zahtevu 1, kod kojeg se segment tanko valjanog lima sastoji od aluminijuma ili aluminijumske legure.

3. Postupak po jednom od prethodnih navedenih zahteva, naznačen time, što se isecanje krojnog dela vrši na glodalici, posebno na portalnoj glodalici sa mašinskim stolom, gde se segment tanko valjanog lima tokom sečenja drži tehnikom zatezanja pomoću vakuuma na mašinskom stolu.