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Verfahren und Vorrichtung zum Zerteilen von Metallkörpern
Von den zur Zerteilung von Metallstangen bzw. von Metalldrähten dienenden bekannten Methoden ist das Sägen ein häufig verwendetes Verfahren. Der Nachteil dieser Zerteilungsart liegt darin, dass die Produktivität klein und der Materialverlust gross ist, wenn man dünne Metallstangen zu kleinen Elementen zerteilt. Ein anderer Nachteil dieses Verfahrens ist, dass das durch Kaltfliessen weiterzuverformende Werkstück nicht ausreichend glatte Schnittflächen besitzt. Es ist nämlich eine Tatsache, dass man an die Glätte der Oberflächen von Werkstücken, welche durchKaltfliessen verformt werden sollen, höhere Anforderungen als gewöhnlich stellen muss, weil nur so Fertigerzeugnisse mit befriedigenderOberflächengüte, Form und mit entsprechender Toleranz erhalten werden können.
Es entstehen jedoch Metallstücke mit einer befriedigendenoberfläche, wenn man die Zerteilung nicht durch Sägen sondern durch Spanabheben bewirkt. Diese, im allgemeinen auf Drehbänken oder drehbankähnlichen Maschinen durchgeführte Zerteilung ist aber teuer und ist ebenfalls mit beträchtlichem Materialverlust verbunden.
Eine andere bekannte Art der Zerteilung ist das Abscheren. Diese Art wäre in wirtschaftlicher Hinsicht befriedigend, ergibt aber auch nicht eine für das Kaltfliessverfahren nötige Oberflächenfeinheit. An den durch Abscheren gewonnenen Metallstücken bilden sich nicht nur grobe Oberflächen in der Abscherebene, sondern der ganze Metallkörper wird deformiert. Die Scherwerkzeuge deformieren nämlich beim Eindringen in das Material die Mantelfläche und erst dann erfolgt entlang der Abscherebene das Trennen der anliegenden Flächen. Ein anderer Mangel der durchAbscheren herbeigeführtenZerteilung besteht darin, dass die Scherflächen häufig Krater aufweisen und demzufolge die Oberfläche der Metallkörper grob und
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ten Ausgangskörpern häufig Ausschussstücke erhalten werden.
In Anbetracht der an die durchKaltfliessen zu verformenden Metallkörper gestellten hohen Anforderungen werden die zu diesem Zweck dienenden Ausgangswerkstücke meistens aus Blech oder aus Band durch Pressen hergestellt. Der grösste Nachteil dieses Verfahrens ist der grosse Materialverlust, der nicht selten 50go, mindestens aber 30-40o beträgt. Da überwiegend Buntmetalle unter Kaltfliessen verformt werden, ist der durch den Abfall verursachte Verlust in wirtschaftlicher Hinsicht bedeutend.
Durch die Erfindung können die bei Anwendung der bekannten Verfahren unvermeidlich eintretenden Mängel und Nachteile beseitigt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht eine Zerteilung von Metallstangen fast ohne Materialverlust, wobei eine so glatte Oberfläche erreicht werden kann, dass die erhaltenen Metallstücke auch den höchsten Ansprüchen genügen. So können diese Metallkörper dann entweder unterKaltfliessen oder mit einem andern Verfahren ohne eine Zwischenbearbeitung weitervorformt werden ; sie können aber auch ohne eine weitere Bearbeitung und/oder Aufarbeitung z. B. in Geräte eingebaut werden. Auf diese Weise können Bestandteile insbesondere von elektrischen Schaltern und Messge- räte mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens unmittelbar hergestellt werden.
Ein bedeutender Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie zur Zerteilung von Metallstangen beliebiger Querschnittsform anwendbar ist, weil bei ihrer Anwendung der Mantel der Metallstücke nicht deformiert wird.
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Es ist nun bereits ein Verfahren zum Zerteilen von Metallkörpern, in denen mindestens in dem abzutrennenden Stück während der Zeitdauer der Zerteilung eine mechanische Spannung erzeugt und aufrecht erhalten wird, welche der der Fliessgrenze des Materials entsprechenden Spannung gleich oder gröter als diese ist, bekannt. Bei dieser Methode kommt es jedoch stets zuerst zum Fliessen des Materials, welches sodann verdrängt wird und somit verloren geht.
Zur Vermeidung dieses Übelstandes wird nun gemäss der Erfindung vorgeschlagen, dass von einer zylindrischen oder prismatischen, in diesen Spannungszustand gebrachten Metallstange mit einer oder meh reren, in zueinander parallelen und zu der Längsachse der Metallstange quergerichteten Ebenen durchgeführten Verschiebungen ein Stück oder mehrere Stücke abgetrennt werden, ohne dass der Werkstoff der Metallstange an diesen Stellen erst durch die Verschiebungen zum Fliessen gebracht werden muss.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die mechanische Spannung in der zu zerteilenden Metallstahge durch mehrere, in verschiedenen Richtungen gleichzeitig wirkende Belastungen erzeugt und aufrecht erhalten. Die Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein die zu zerteilende Metallstange einspannendes Organ, ein oder mehrere die Spannungsbeanspruchung während der Zerteilung sichernde Belastungsmittel und ein oder mehrere Zerteilungsorgane, welche die abzutrennenden Teile an ihren Mantelflächen umfassen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in denen Fig. 1 schematisch eine auf einmal einen Teil von einem Körper abtrennende Einrichtung darstellt. Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform des die Metallstange einspannenden Organes und in Fig. 3 ist eine weitere Zerteilvorrichtung dargestellt, welche in Fig. 4 in Seitenansicht veranschaulicht ist.
Gemäss Fig. l liegt die im Einspannkörper 6 eingeführte Metallstange 1 an der am Grundkörper 4 befestigten Stossplatte 2 an. Zwischen der Stossplatte 2 und dem Einspannkörper 6 ist dasZerteilungsorgan 5 verschiebbar angeordnet, welches eine zur Aufnahme des Endes der Metallstange 1 dienende Bohrung besitzt.
Beim Zerteilen wird die Metallstange l in ihrer Langsachsenrichtung oder in einer mit der Längs- achse parallelenRichtung mit einer vom Einspannkörper 6 ausgeübten Kraft an die Stossplatte 2 gedrückt und das Zerteilungsorgan 5 abwärts bewegt. Hiedurch verschiebt sich der in der Bohrung des Zerteilungsorganes 5 befindliche Stangenteil im Verhältnis zum im Einspannkörper 6 befindlichen Stangenteil entlang der zwischen den Teilen 5 und 6 gelegenen Ebene, wodurch das Abtrennen des im Zerteilungsorgan 5 befindlichen Teiles erfolgt.
Während der fortgesetzten Abwärtsbewegung des Zerteilungsorganes stösst die in ihrer Achsenrichtung verschiebbare Ausstossstange 3 den abgetrennten Me- tallkörper aus der Bohrung des Zerteilungsorganes 5, sobald die Achse des Metallkörpers dieAchsedes Ausstossorganes 3 erreicht, und der Metallkörper fällt durch eine Aussparung imGrundkörper 4 in eine Sammelstelle. Sodann wird die Ausstossstange 3 in ihre in den Zeichnungen dargestellte Stellung zurückgezogen, das Zerteilungsorgan 5 in seine Ausgangsstellung gehoben, und die Metallstange 1 bis zur Stossplatte 2 vorgeschoben. Darauf kann die Zerteilung der Stange l nach Aufbringung des erfor- derlichen Druckes auf die Stange wiederholt werden.
Wie aus diesenDarlegungen hervorgeht, erfolgt die Zerteilung eigentlich auch hier durch einen Abschervorgang, aber das Trennen erfordert in dem Kaltfliesszustand des Stoffes, welcher infolge der auf die Stange 1 wirkenden axialen Kraft eintritt, eine bedeutend geringere Kraft, als bei dem ohne die axiale Belastung durchgeführten üblichen Abscherverfahren.
Der Kaltfliesszustand wird einesteils durch eine Druckbeanspruchung verursacht, weil derEinspannkörper 6 die Stange an die Stossplatte 2 drückt, andernteils durch den beim Aufstauchen entstehenden radialen Druck im Zerteilungsorgan 5 und im Einspannkörper 6 und gegebenenfalls auch durch eine zusätzlich auf die Stange aufgebrachte Torsion, weil infolge des Druckes das Ende der Stange in das Zerteilungsorgan 5 eingeklemmt wird und auch eine Verdrehung möglich ist.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es wesentlich, dass die die Metallstange aufnehmenden Bohrungen und Ausnehmungen im Einspannkörper 6 und Zerteilungsorgan 5 dem Mass und dem Querschnittsprofil der zu zerteilenden Stange genau entsprechen.
Wenn diese Forderung erfüllt ist, wird die Oberfläche des Metallkörpers ausreichend glatt sein und der Metallkörper wird sein ursprüngliches Querschnittsprofil beibehalten. Das Zerteilungsorgan 5 kann auch so ausgebildet werden, dass sein die Metallstange aufnehmender Teil geteilt ist, so dass also die Metallstange durch eine aus einer oberen und einer unteren Backe bestehende Vorrichtung eingeschlossen wird.
In Fig. 2 ist ein Detail einer Einrichtung dargestellt, in welcher das Einspannen der Metallstange und
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ihre während der Zerteilung bewirkte Belastung mittels eines einzigen Organes stattfindet.
Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform wird diese Betätigung durch das Einspannund Belastungsorgan 10 durchgeführt, welches unterteilt ist, wobei sein unterer Teil eine zu einem Zapfenlager ausgestaltbare Verlängerung besitzt. Um einen im Zapfenlager untergebrachten Zapfen 11 kann sich das ganze Organ 10 infolge der Elastizität der Teile mit einem sehr kleinen Winkel, z. B.
0, 010, verdrehen. Der untere Teil des Organes 10 stützt sich auf den Bock 9, während auf seinen oberen Teil das Belastungsglied 8 wirkt. Zwischen dem Einspann- und Belastungsorgan 10 und dem Zerteilungsorgan 5 ist eine feste Platte 7 angeordnet. Das Organ 10 ist auf der Oberfläche seiner zur Aufnahme der Metallstange 1 dienenden Aussparung mit Ringnuten versehen, deren Profil keilförmig ist. Der Abstand der Nuten voneinander ist mit der Länge der abzutrennenden Metallkörper gleich.
Bei einer Zerteilung übt das Belastungsglied 8 auf das Einspannorgan 10 einen Druck aus, wodurch dieses an die Metallstange 1 angepresst wird. Nach Steigerung des Druckes verdreht sich das Organ um den Zapfen 11 des Zapfenlagers in geringem Ausmass bzw. trachtet sich zu verdrehen, während es die eingeschlossene Metallstange 1 an die Stossplatte 2 drückt. Wird nun das Zerteilungsorgan 5 abwärts bewegt, verschiebt sich der in der Bohrung bzw. Aussparung des Zerteilungsorganes 5 eingeschlossene Stangenteil entlang der zwischen den Organen 5 und 7 liegenden Ebene, und seine Abtrennung findet statt, wie dies in Verbindung mit Fig. l weiter beschrieben wurde.
Nach Einstellen des durch das Glied 8 ausgeübten Druckes und nach Zurückstellung des Zerteilungsorganes 5 in seine in den Zeichnungen dargestellte Lage wird die Metallstange 1 durch die Bohrung der standfesten Platte 7 und durch die Bohrung bzw. die Aussparung des Zerteilungsorganes 5
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sten der zu zerteilenden Stange l, wodurch die während der Zerteilung aufrecht zu erhaltendeSpannung erzeugt wird, nicht zu verdrehen trachtet, sondern sich in der Achsenrichtung der Stange zu verschieben anschickt bzw. sich in kleinem Masse auch verschiebt. Diese Verschiebung kann durch Einwirken eines Keiles oder durch ein beliebiges, geeignetes und an sich bekanntes Kraftübertragungssystem hervorgerufen werden.
Bei einer Vorrichtung sowohl gemäss Fig. l, wie auch gemäss Fig. 2 kann für die Erzeugung der Belastung gleichwie für die Betätigung des Zerteilungsorganes eine mechanische oder einehydraulische Kraftquelle angewendet werden. Die Vorrichtung kann auch so ausgestaltet werden, dass die dieBela- stung und das Zerteilen durchführendenorgane durch eine gemeinsameKraftquelle betätigt werden.
Bei allen Ausführungsformen kann man mehrere Zerteilungsorgane anwenden ; in diesem Falle sind abwechselnd nebeneinander die ortsfesten und die sich bewegendenZerteilungsorgane 5 angeordnet.
Die ortsfesten Zerteilungsorgane können auch durch sich bewegende Zerteilungsorgane ersetzt werden, wobei die Bewegungen aller dieser Zerteilungsorgane unter Zeitverschiebung erfolgen.
Die Fig. 3 und 4 stellen schematisch eine solche Vorrichtung dar, bei welcher sich die Zerteilungsorgane während der Zerteilung entlang eines Kreisbogens bewegen. Bei dieser Ausführungsform sind die Zerteilungsarme 14 um den in der unteren Gabel 15 gefassten oder gelagerten Bolzen verdrehbar montiert, wogegen ihre oberen Enden mit den Armen 13 verbunden sind. Die Arme 13 und 14 sind miteinander gelenkig verbunden und die oberen Enden der Arme 13 können sich um den in der Gabel 12 gefassten Bolzen drehen.
In dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel ist die obere Gabel 12 das Organ für die Belastung. Die in den Armen 14 vorgesehenen Bohrungen 16, welche in einer bestimmten Stellung dieserArme gleichachsig werden, dienen zur Aufnahme der zu zerteilenden Stange 1. Das zur Fassung und zurBelastung der zu zerteilenden Stange dienende Organ ist in der Fig. 4 nur schematisch angedeutet und kann beliebig ausgeführt werden. Mit diesem Belastungsorgan wird die Metallstange 1 an die ebenfalls schematisch dargestellte Stossplatte 2 mit solcher Kraft gedrückt, dass ihr Material in einen Kaltfliesszustand gelangt ; dann werden die Arme 14 mit einem auf die Gabel 12 ausgeübten Druck in eine auseinander schwenkende Bewegung versetzt, wodurch derTrennvorgang erfolgt.
Nach einer entsprechendenVerschwenkung der Arme 14 entfernen die in den Zeichnungen nicht dargestellten Ausstossstangen die abgetrennten Metallkörper aus den Bohrungen 16. Hierauf werden die Teile mit einer auf die Gabel 12 aufwärts wirkenden Kraft in ihre Ausgangsstellung gebracht und dann wird die zu zerteilende Metallstange 1 mit einem Vorschiebeorgan bis zur Stossplatte 2 vorgeschoben, worauf das Abtrennen neuer Metallkörper beginnt.
Auch bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten, mit scherenähnlichen Zerteilungsorganen versehenen Vorrichtung kann man nebeneinander mehrere Zerteilungsarmpaare anwenden, welche mit einer gemein-
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samen Gabel 12 betätigt werden. Natürlich kann auch im Falle einer solchen Vorrichtung zum Drükken der Gabel 12 und zur Belastung der Metallstange ein gemeinsames Organ angewendet werden. Dieses Organ kann ein hydraulisches oder ein mechanisches sein.
Die bereits beschriebenen Vorrichtungen enthalten eine feststehende Stossplatte. Statt dieser Platte kann auch ein Organ angewendet werden, welches während der Zerteilung belastet ist, und demzufolge die Metallstange 1 in ihrer Längsrichtung bzw. in einer mit der Längsachsenrichtung parallelen Richtung drückend, die Erzeugung bzw. die Aufrechterhaltung des Kaltfliesszustandes fördert.
Die erfindungsgemässeZerteilungseinrichtung kann mit einer z. B. handbetriebenen Vorschubvorrichtung versehen sein, die zweckmässig so ausgestaltet ist, dass sie mit den Zerteilungsorganen und/oder mit dem Belasiungsmittel der Maschine bzw. mit den diese betätigenden Teilen in Zwangsverbindung steht.
Die Verbindung kann eine mechanische oder eine hydraulische sein. DieZwangsverbindung muss so ausgeführt sein, dass bei Beendigung des Zerteilungsvorganges, wenn die Zerteilungsorgane schon in ihre ursprüngliche Stellung zurückgestellt wurden, ein Vorschubwerk die zu zerteilende Metallstange bis zur Stossplatte schiebt. Ein solches absatzweise arbeitendes Vorschubwerk kann auch die Rolle des Belastungswerkes erfüllen, wenn es die gewünschte axiale Belastung der zu zerteilenden Metallstange sichern kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Zerteilen von Metallkörpern, in denen mindestens in dem abzutrennenden Stück während der Zeitdauer der Zerteilung eine mechanische Spannung erzeugt und aufrecht erhalten wird, welche der der Fliessgrenze des Materials entsprechenden Spannung gleich oder grösser als diese ist, da-
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stand gebrachten Metallstange mit einer oder mehreren, in zueinander parallelen und zu der Längsachse der Metallstange quergerichteten Ebenen durchgeführten Verschiebungen ein Stück oder mehrere Stücke abgetrennt werden, ohne dass der Werkstoff der Metallstange an diesen Stellen erst durch dieVerschiebun- gen zum Fliessen gebracht werden muss.