Verfahren und Vorrichtung zur Zerstückelung von Metallstangen Von den zur Zerstückelung von Metallstangen, unter welchen auch Metalldrähte verstanden sein sollen, dienenden bekannten Methoden ist das Sägen ein häufig verwendetes Verfahren. Der Nachteil die ser Zerstückelungsart liegt darin, dass, wenn man dünne Metallstangen zu kleinen Körperchen zer stückelt, die Produktion klein und der Materialver lust gross ist. Ein anderer Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die erzeugte Schnittfläche nicht so glatt ist, dass sie die Forderung, die man an die durch Kalt fliessen weiterzuformenden Werkstücke stellt, befrie digen würde.
Es ist nämlich bekannt, dass man gegen die Ober flächenebenheit von Werktücken, welche durch Kaltfliessen zu formen sind, höhere Anforderungen als die üblichen stellen muss, weil nur so Fertig erzeugnisse mit befriedigender Oberflächengüte, Form und mit entsprechendem Mass (entsprechender Wandstärke) gesichert werden können. Es entstehen jedoch Metallstücke mit einer befriedigenden Ober fläche, wenn man die Zerstückelung anstatt durch Sägen durch Spanabheben durchführt. Diese im all gemeinen auf Drehbänken oder auf drehbankähn lichen Maschinen vollführte Zerstückelung ist aber sehr kostspielig und ist mit beträchtlichem Material verlust verbunden.
Eine andere bekannte Art der Zerstückelung ist das Abscheren. Diese Art ist aus wirtschaftlichem Gesichtspunkt befriedigend, aber auch diese ergibt nicht eine für das Kaltfliessverfahren nötige Ober flächenfeinheit. Bei den durch Scheren gewonnenen Metallstücken werden nicht nur die in der Abscher- ebene entstandenen Oberflächen rauh, sondern der ganze Metallkörper wird deformiert. Die Scher- werkzeuge deformieren nämlich im ersten Abschnitt der Eindringung in das Material die Mantelfläche, und nur dann erfolgt entlang der Abscherungsebene das Abreissen der anliegenden Flächen.
Ein anderer Mangel der durch Scheren durchgeführten Zerstücke lung besteht darin, dass die Scherflächen kraterig sind und demzufolge die Oberfläche der Metall körper grob und das Gewicht der einzelnen Körper verschieden ist. Dieser Umstand ist für die durch Kaltfliessen durchzuführenden Weiterformung eben falls sehr nachteilig, da von den mit Materialmangel oder mit Materialüberschuss behafteten Ausgangs körpern oft Fehlfabrikate erzeugt werden.
In Anbetracht der an die Metallkörper gestellten hohen Anforderungen, welche durch Kaltfliesstechno- logie geformt werden, werden die zu diesem Zwecke dienenden Ausgangswerkstücke meistens aus Blech oder aus Band durch ein Pressverfahren hergestellt. Der grösste Nachteil dieses Verfahrens ist der grosse Materialverlust. Es ist nicht selten, dass dieser Verlust 50 % beträgt; jedoch kann ein Materialabfall von 30-40 % als allgemein betrachtet werden. Da durch Kaltfliessen überwiegend Buntmetalle geformt wer den, ist der durch den Abfallstoff verursachte Verlust aus wirtschaftlichem Gesichtspunkt bedeutend.
Durch die Erfindung können die bei Anwendung der bekannten Verfahren unvermeidlich eintretenden Mängel und Nachteile beseitigt werden. Das erfin dungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung machen eine Zerstückelung von Metallstangen fast ohne Ma terialverlust möglich, und dabei kann eine so glatte Oberfläche der gewonnenen Metallkörper erreicht werden, dass sie auch die höchsten Ansprüche be friedigt. So können diese Metallkörper entweder durch Kaltfliessen oder durch ein anderes Verfahren ohne eine Zwischenbearbeitung weitergeformt wer den, können aber auch ohne eine weitere Bearbeitung und/oder Aufarbeitung eingebaut werden. Zum Bei spiel können für elektrische Schalter und für Mess geräte mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung Bestandteile unmittelbar her gestellt werden.
Ein bedeutender Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie zur Zerstückelung von Metallstangen beliebiger Querschnittsform anwendbar ist, weil bei ihrer Anwendung der Mantel der Metallstücke nicht deformiert zu werden braucht.
Das Wesen des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass in der zu zerstückelnden Metall stange, wenigstens in ihrer zu zerstückelnden Strecke, während der Zeitdauer der Zerstückelung eine me chanische Spannung von solchem Mass erzeugt und aufrechterhalten wird,
dass sie mit der der Fliess grenze des zu zerstückelnden Materials entsprechen den Spannung identisch ist oder grösser als diese ist und dass aus der in diesen Spannungszustand ge brachten Metallstange durch eine oder mehrere in miteinander parallelen und quer zur Längsachse der Metallstange verlaufenden Ebenen durchgeführte Verschiebungen ein oder mehrere Stücke abgetrennt werden. Das Verfahren kann so durchgeführt werden, dass man die in der zu zerstückelnden Metallstange nötige Spannung durch eine in ihrer Längsachse oder in einer mit der Längsachse parallelen Richtung bzw. in Querrichtung wirkenden Belastung erzeugt.
Um die Spannung in der zu zerstückelnden Metall stange zu erzeugen, kann man in ihrer Längsachse oder in einer mit der Längsachse parallelen Richtung und/oder in Querrichtung wirkende, einander gegen über betätigte Kräfte anwenden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung besitzt ein die zu zerstückelnde Metallstange einspannendes Or gan, ein oder mehrere die Spannungsbeanspruchung während der Zerstückelung sichernde Belastungsor gane und ein oder mehrere Zerstückelungsorgane, welche die abzutrennenden Körper um ihren Mantel umfassen.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die Vor richtung werden anhand der in den Figuren der bei geschlossenen Zeichnungen dargestellten beispielswei sen Ausführungsformen ausführlich erläutert. Die Fig. 1 stellt schematisch eine auf einmal einen Körper abtretende Vorrichtung dar, in der Fig. 2 ist eine mögliche Ausführungsform des die Metallstange einspannenden Organs, und in der Fig. 3 ist ein mechanisches Zerstückelungswerk dargestellt, während in Fig. 4 die Seitenansicht der Vorrichtung gemäss Fig. 3 veranschaulicht ist.
Gemäss Fig. 1 lehnt sich die im Einspannkörper 6 befindliche Metallstange 1 an die zu dem Grund körper 4 befestigte Stossplatte 2. Zwischen der Stoss platte 2 und dem Einspannkörper 6 ist das Zer stückelungsorgan 5 verschiebbar untergebracht. Das Zerstückelungsorgan 5 besitzt eine zur Aufnahme des Endes der Metallstange 1 dienende Bohrung.
Bei Zerstückelung wird die Metallstange 1 mit einer in ihrer Längsachsenrichtung oder in einer mit der Längsachse parallelen Richtung mit Hilfe der mittels des Einspannkörpers 6 ausgeübten Kraft an die Stossplatte 2 gedrückt, und dann wird das Zerstückelungsorgan 5 abwärts bewegt.
So verschiebt sich der in der Bohrung des Zerstückelungsorgans 5 befindliche Stangenteil im Verhältnis zum im Ein spannkörper 6 befindlichen Stangenteil entlang der zwischen den Organen 5 und 6 gelegenen Ebene, und das Abtrennen des im Zerstückelungsorgan 5 befindlichen Teiles findet so statt. Während der wei ter fortgesetzten Abwärtsbewegung des Zerstücke lungsorgans, wenn die Achse des im Organ befind lichen Metallkörpers die Achse des Ausstossorgans 3 erreicht, stösst die in ihrer Achsenrichtung verrück bare Ausstossstange 3 während ihrer nach rechts durchführenden Verschiebung den abgetrennten Me tallkörper aus der Bohrung des Zerstückelungsor gans 5 heraus, und der Metallkörper fällt durch die Aussparung des Grundkörpers 4 in die Sammelstelle.
Sodann wird die Ausstossstange 3 in ihre in der Zeichnung dargestellte Stellung zurückgestellt, das Zerstückelungsorgan 5 in seine Ausgangsstellung ge hoben und dies folgend die Metallstange 1 bis zur Stossplatte 2 vorgeschoben. Darauf kann die Zer stückelung, nach erneuertem Druck auf die Stange, wiederholt werden.
Wie es aus dem bekanntgemachten Verfahren hervorgeht, geschieht die Zerstückelung eigentlich auch hier mit Abscheren, aber die Verschiebung des abzutrennenden Metallkörpers erfordert in dem Kaltfliesszustand des Stoffes, welcher infolge der auf die Stange 1 wirkenden axialen Kraft eintritt, eine bedeutend kleinere Kraft, als bei einem ohne die beschriebene Belastung durchgeführten klassischen Abscherverfahren.
Der Kaltfliesszustand wird eines teils durch die Druckbeanspruchung verursacht, weil der Einspannkörper 6 die Stange zur Stossplatte 2 drückt, anderenteils durch den radialen Druck des Einspannkörpers und eventuell auch durch eine Tor sionsbeanspruchung, da infolge des Druckes das Ende der Stange in das Zerstückelungsorgan 5 eingeklemmt wird und auch eine Verdrehung möglich ist.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es wesentlich, dass die die Metall stange aufnehmenden Bohrungen, Aushöhlungen des Einspannkörpers 6 und des Zerstückelungsorgans 5 dem Mass und dem Querschnittsprofil der zu zer stückelnden Stange genau entsprechen sollen. Wenn diese Anforderung befriedigt ist, dann wird die Ober fläche des Metallkörpers befriedigend eben, und der Metallkörper wird sein originales Querschnittsprofil beibehalten. Das Zerstückelungsorgan 5 kann auch so ausgebildet werden, dass sein die Metallstange aufnehmender Teil geteilt ist, in welchem Fall die Metallstange durch ein aus einer oberen und einer unteren Backe bestehendes Gerät eingeschlossen wird.
In der Fig. 2 ist ein Detail einer Einrichtung dargestellt, in welcher das Einspannen der Metall stange und ihre während der Zerstückelung bewirkte Belastung mittels eines einzigen Organs stattfindet. Bei der in der Zeichnung dargetellten Ausführung wird diese Betätigung durch das Einspann- und Be- lastungsorgan 10 durchgeführt. Das in der Zeichnung dargestellte Organ 10 ist geteilt, und sein unterer Teil besitzt eine zu einem Zapfenlager ausgestaltbare Verlängerung. Um den im Zapfenlager untergebrach ten Zapfen 11 kann sich das ganze Organ 10 ver drehen. Der untere Teil des Organs 10 stützt sich auf den Bock 9, während auf seinen oberen Teil das Belastungsglied 8 aufsitzt.
Zwischen dem Ein spann- und Belastungsorgan 10 und dem Zerstücke lungsorgan 5 ist die standfeste Platte 7 untergebracht. 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 Zerstückelung übt das Belastungsglied 8 auf das Einspannorgan 10 einen Druck aus, infolge wel chem das Organ 10 sich auf die Metallstange 1 anpresst und nach Steigerung des Druckes sich um den Zapfen 11 des Zapfenlagers in kleinem Masse verdreht bzw. sich zu verdrehen trachtet, während dessen es die eingeschlossene Metallstange 1 an die Stossplatte 2 drückt.
Sodann wird das Zerstückelungs organ 5 abwärts bewegt, jetzt verschiebt sich der in der Bohrung bzw. Aussparung des Zerstückelungs organs 5 eingeschlossene Stangenteil entlang der zwi schen den Organen 5 und 7 gelegenen Ebene, und seine Abtrennung kann so stattfinden, wie das in Verbindung mit der Fig. 1 weiter oben beschrieben wurde. Nach Einstellen des durch das Glied 8 aus geübten Druckes und nach Zurückstellung des Zer stückelungsorgans 5 in seine in der Zeichnung dar gestellte Lage wird die Metallstange 1 durch die Boh rung der standfesten Platte 7 und durch die Bohrung bzw. die Aussparung des Zerstückelungsorgans 5 bis zur Stossplatte 2 vorgeschoben. Dies folgend kann die Zerstückelung wiederholt werden.
Das Einspann- und Belastungsorgan 10 kann auch so ausgebilet werden, dass es sich bei dem Belasten der zu zerstückelnden Stange, wodurch die während der Zerstückelung aufrechtzuerhaltende Spannung erzeugt wird, nicht zu verdrehen trachtet, sondern sich in der Achsenrichtung der Stange zu verschieben beabsichtigt bzw. sich in kleinem Mass sogar verschiebt. Für den Fall einer solchen Aus führungsform ist das Belastungsorgan 10 mit einer axialen Führungsbahn versehen, und ein solches Be lastungsglied ist dem Organ 10 angepasst, welches keilartig geformt ist und demzufolge die durch das Glied übertragene Belastung auch eine axiale Kom ponente besitzt, welche das Belasten der zu zer stückelnden Stange ergibt.
Bei einer Einrichtung sowohl gemäss Fig. 1 wie gemäss Fig. 2 kann für die Erzeugung der Belastung, gleich wie für die Betätigung des Zerstückelungs organs eine mechanische oder eine hydraulische Kraftquelle angewendet werden. Die Einrichtung kann auch so ausgestaltet werden, dass die die Be lastung und das Zerstückeln durchführenden Organe durch eine gemeinsame Kraftquelle bedient werden. Bei allen Ausführungsformen kann man mehrere Zerstückelungsorgane anwenden; in diesem Fall fol gen abwechselnd nebeneinander die standfesten und die sich bewegenden Zerstückelungsorgane 5. Die standfesten Zerstückelungsorgane können auch durch solche sich bewegenden Zerstückelungsorgane ersetzt werden, deren Bewegung die Bewegung der neben ihnen befindlichen (bewegten) Zerstückelungsorgane mit Zeitverschiebung folgt.
Die Fig. 3 und 4 stellen das Schema einer solchen Einrichtung dar, bei welcher die Zerstücke lungsorgane während der Zerstückelung sich entlang eines Kreisbogens bewegen. Bei dieser Ausführungs form sind die Zerstückelungsarme 14 um den in der unteren Gabel 15 gefassten oder gelagerten Bolzen verdrehbar montiert, während ihre oberen Enden sich mit den Armen 13 in Verbindung befinden. Die Arme 13 und 14 sind miteinander gelenkig ver bunden. Die oberen Enden der Vermittlungsarme 13 können sich um den in der Gabel 12 gefassten Bolzen verdrehen. In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel ist die obere Gabel 12 das Vermittlungs organ der Belastung.
Die in den Armen 14 be findlichen Bohrungen 16, welche in einer bestimmten Stellung dieser Arme gleichachsig werden, dienen zur Aufnahme der zu zerstückelnden Stange 1. Das zur Fassung und zur Belastung der zu zerstückelnden Stange dienende Organ ist in der Fig. 4 nur schema tisch dargestellt 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 Kaltfliesszustand gelangt, dann werden die Arme 14 mit einem auf die Gabel 12 ausgeübten Druck in eine voneinander entfernenden Verdrehung versetzt und so trennen die Arme die in ihre Bohrungen 16 eingeschlossenen Metallkörper ab.
Nach einer ent sprechenden Verdrehung entfernen die in der Zeich nung nicht dargestellten Ausstossstangen die abge trennten Metallkörper aus den Bohrungen 16. Dies folgend werden die Teile mit einer auf die Gabel 12 aufwärts wirkenden Kraft in ihre Ausgangsstellung gebracht, und dann wird die zu zerstückelnde Metall stange 1 mit einem Vorschiebeorgan bis zur Stoss platte 2 geschoben, worauf das Abtrennen neuer Metallkörper begonnen werden kann.
Auch bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten, über scherenähnliche Zerstückelungsorgane verfügen den Einrichtung kann man nebeneinander mehrere Zerstückelungsarmpaare anwenden, welche mit einer gemeinsamen Gabel 12 betätigt werden. Natürlich kann auch im Fall einer solchen Vorrichtung zum Drücken der Gabel 12 und zur Belastung der Metall stange ein gemeinsames Organ angewendet werden. Dieses Organ kann ein hydraulisches oder ein me chanisches sein.
Die bereits beschriebenen Einrichtungen enthalten eine feststehende Stossplatte. Statt dieser Platte kann auch ein Organ angewendet werden, welches während der Zerstückelung 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.
Eine über die die beiderseitigen Belastungen er zeugende Mittel verfügende Einrichtung kann auch so ausgestaltet werden, dass ihre die zu zerstückelnde Stange in Achsenrichtung belastenden Organe Win kelhebel sind. Bei einer solchen Ausführung muss eine Stange zwischen die Backen der Winkelhebel gespannt werden, deren Länge mit der Summe der während eines Vorganges entstehenden Metallkörper gleich ist.
Um den Vorgang der Zerstückelung durch zuführen, wird die Stange in die Bohrungen oder Aus sparungen der Feststehenden und/oder sich bewegen den Zerstückelungsorgane 5 eingesetzt, dann werden die als Winkelhebel ausgestalteten Einspannbacken zusammengedrückt und dies folgend die sich be wegenden Zerstückelungsorgane verschoben. Die win kelhebelartigen Backen schliessen zangenähnlich die Metallstange ein und sichern in ihr in zwei einander gegengesetzten Richtungen wirkend eine axiale Be lastung. Die Betätigung der winkelhebelartigen Bak- ken kann auch mit einem gemeinsamen Organ durch geführt werden.
Bei der Zerstückelung längerer Stäbe ist es zweckmässig, wenn die Einspannbacken des Winkelhebels sich nicht unmittelbar an die Enden der zu zerstückelnden Metallstange stützen, sondern die Backen die Belastung mittels Vermittlungsglieder den Enden der Stange übergeben. Derart wird zwi schen den Backen und den Vermittlungsgliedern eine relative Verschiebung entstehen, zwischen den Ver mittlungsgliedern und den Enden der Metallstange aber keine, und demzufolge beeinflusst die während der Weiterrückung auftretende Reibungskraft den Zerstückelungsvorgang nicht.
Die erfindungsgemässe Zerstückelungseinrichtung kann über eine z. B. handbetriebene Vorschubvor richtung verfügen, die zweckmässig so ausgestaltet ist, dass es mit den Zerstückelungsorganen und/oder mit dem Belastungsmittel der Maschine bzw. mit den diese betätigenden Teilen in Zwangsverbindung steht. Die Verbindung kann eine mechanische oder eine hydraulische sein.
Die Zwangsverbindung muss man so ausführen, dass bei der Beendigung des Zerstücke lungsvorganges, wenn die Zerstückelungsorgane schon in ihre originale Stellung zurückgestellt wurden, das Zuschiebungswerk die zu zerstückelnde Metall stange bis zur Stossplatte schiebt. Ein solches absatz weise arbeitendes Zuschiebungswerk kann auch die Rolle des Belastungswerkes erfüllen, wenn es die gewünschte axiale Belastung der zu zerstückelnden Metallstange sichern kann.