DE102004001436B3

DE102004001436B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Entgraten von Formkörpern

Info

Publication number: DE102004001436B3
Application number: DE200410001436
Authority: DE
Inventors: Sabine Gebhardt; Hans-Georg Pankatz
Original assignee: RAUTENBACH GUS WERNIGERODE GMB; Rautenbach-Guß Wernigerode GmbH
Current assignee: RAUTENBACH GUS WERNIGERODE GMB; Rautenbach-Guß Wernigerode GmbH
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2024-01-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entgraten von Formkörpern für gießtechnische Zwecke, wie beispielsweise von in mehrteiligen Formen aus Formsand hergestellten Gießkernen oder dgl. DOLLAR A Ein Teilungsgrat aufweisender Formkörper wird dazu durch ein der Negativform des Formkörpers im Bereich des Teilungsgrats nachgebildetes Entgratwerkzeug hindurchbewegt. Das Entgratwerkzeug weist als funktionsbestimmendes Element eine in Richtung des Formkörpers weisende richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe auf. Diese Lippe ist derart gestaltet bzw. beschaffen, dass beim Auflegen des Formkörpers auf das Entgratwerkzeug der Formkörper zunächst unter starker elastischer Verformung der Lippe durch das Entgratwerkzeug hindurchsinkt und beim Bewegen des Formkörpers in entgegengesetzter Richtung die richtungsabhängig unterschiedlich elastische Lippe nahezu formstabil bleibt und so eine erhebliche Entgratwirkung ausübt. Die Entgratung erfolgt durch Abbrechen dünner Bereiche des Teilungsgrates und Abtragen dicker Wurzelbereiche infolge Reibung zwischen der Stirnseite der elastischen Lippe und der Teilungsgratwurzel. Für eine vollständige Entgratung können zwei bis drei Bearbeitungszyklen - Hindurchsinken des Formkörpers unter starker elastischer Verformung der Lippe und Hindurchdrücken des Formkörpers in entgegengesetzter Richtung bei nahezu formstabiler Lippe - erforderlich sein. DOLLAR A Mittels der Erfindung wird mit einer vergleichsweise einfach ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entgraten von Formkörpern für gießtechnische Zwecke, wie beispielsweise von in mehrteiligen Formen aus Formsand hergestellten Gießkernen oder dgl.
Die Herstellung von Formkörpern als verlorene Form für gießtechnische Zwecke, insbesondere von Gießkernen, erfolgt meist in geteilten Formen. Verfahrensbedingt weisen so hergestellte Formkörper entlang der Teilungslinie der Form Teilungsgrat auf, der vor der Verwendung des Formkörpers als Gießform oder Gießkern entfernt werden muß. Das vollständige und sorgfältige Entfernen des Teilungsgrates beeinflußt insbesondere bei anspruchsvollem Guß, wie beispielsweise dem Motorenguß, wesentlich das Gießergebnis.

Es sind daher bereits eine Reihe von Lösungsvorschlägen bekannt, die wirtschaftlich eine möglichstvollständige und sorgfältige Entfernung des Teilungsgrates bewirken sollen. So wird in der DE 25 13 285 A1 ein Verfahren zum Entgraten von in Kernformmaschinen od. dgl. hergestellten Kernen beschrieben, bei dem der Kern nach dem Öffnen der Form durch eine die Teilungsgratlinie abbildende Entgratschablone gestoßen wird und so eine Entgratung des Kernes erfolgt. Nachteilig hierbei ist, dass bei Anwendung dieses Verfahrens Konturen an dem entgrateten Kern entstehen, die Überstände bzw. Ausbrüche aus dem Kern aufweisen. Um die Qualität der mittels Entgratschablonen erzielten Entgratung zu verbessern, wurden deshalb Lösungen entwickelt, bei denen die Entgratschablone unter Anwendung von Schwingungen auf den Grat einwirkt. In der DE 41 24 508 C1 ist eine entsprechende Entgratvorrichtung beschrieben, die ein die Soll-Umfangslinie des Formkörpers spielfrei umfassendes Entgratwerkzeug aufweist, welches durch ausschließlich in Entformungsrichtung gerichtete Schwingungen angeregt wird, wobei der Wert der Beschleunigung des Entgratwerkzeuges entgegen der Einführungsrichtung des Formkörpers größer als in Einführungsrichtung ist, so dass auf den Formkörper eine Förderwirkung in Einführungsrichtung ausgeübt wird. Das Entgratwerkzeug besteht dabei aus mehreren getrennt voneinander beweglichen Segmenten, die deckungsgleich und beabstandet zueinander übereinander angeordnet sind. Die Segmente werden über Federn mit unterschiedlicher Federkonstante gehalten, so dass im Zusammenwirken mit der Schwerkraft bei Schwingungsanregung der Segmente unterschiedliche Beschleunigungen auftreten, die den Transport des Formkörpers durch das Entgratwerkzeug bewirken. Zusätzliche Führungseinrichtungen bewirken eine positionsgenaue Bewegung des Formkörpers durch das Entgratwerkzeug. Auf diese Weise soll eine schonende und saubere Entgratung des Formkörpers erreicht werden.

Bekannt sind auch Einrichtungen zum Entgraten von Gießereikernen, wie beispielsweise in der DE 33 22 567 A1 beschrieben, bei denen der Formkörper im Bereich des Teilungsgrates durch vibrierende Stoßflächen mit Spiel gefaßt wird und durch längs bzw. quer zum Grat gerichtete Vibrationen ein Entgraten erfolgt. Alle durch den Einsatz von Vibrationen oder Schwingungen charakterisierten Entgrateinrichtungen sind mit einem erhöhten Aufwand verbunden und bei komplizierter Gestaltung des Entgratwerkzeuges, wie beispielsweise in der DE 41 24 508 C1 beschrieben, störanfällig.

Aus der DE 43 02 227 A1 ist ferner eine Vorrichtung zum Entgraten von Formen und Kernen, insbesondere in engen Zwischenräumen, bekannt, bei der Entgratlamellen derart axial verschiebbar gelagert sind, dass sie beim Einfahren des Entgratwerkzeuges in einen Zwischenraum eines Formkörpers von der Formkörperwand zurückweichen und beim Ausfahren des Entgratwerkzeuges aus dem Zwischenraum sich in Richtung Formkörperwand verschieben und dabei überstehenden Grat entfernen. Nachteilig bei dieser Lösung sind eine aufwendige Gestaltung des Entgratwerkzeuges und eine hieraus resultierende Störanfälligkeit.

Ziel der Erfindung ist das hohen Qualitätsansprüchen genügende Entgraten von Formkörpern für gießtechnische Zwecke, wie beispielsweise von in mehrteiligen Formen aus Formsand hergestellten Gießkernen oder dgl. mit einem einfachen Entgratwerkzeug und hoher Funktionssicherheit. Dazu besteht die Aufgabe der Entwicklung eines einfach gestalteten, keine zusätzlichen Funktionselemente aufweisenden Entgratwerkzeuges sowie eines Verfahrens zur Anwendung dieses Entgratwerkzeuges, um Teilungsgrat vollständig und sorgfältig zu entfernen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung dem 1. Patentanspruch gemäß sowie ein Verfahren dem 6. Patentanspruch gemäß gelöst. In den Ansprüchen 2 bis 5 werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist als funktionsbestimmendes Element ein Entgratwerkzeug auf, das in der Art einer Schablone der Negativform des Formkörpers in dem Bereich des zu entfernenden Teilungsgrates nachgebildet ist. Dabei ist das unmittelbar die Entgratung bewirkende Element eine richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe, in die das Entgratwerkzeug in Richtung des zu entgratenden Formkörpers ausläuft. Die richtungsabhängig unterschiedlich elastische Verformbarkeit der Lippe ist derart, dass beim Auflegen eines zu entgratenden Formkörpers auf das Entgratwerkzeug, wobei der Teilungsgrat auf der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe aufliegt, infolge der Wirkung der Gewichtskraft des Formkörpers die richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe soweit verformt wird, dass unter zunächst nur teilweiser Abtrennung dünner Bereiche des Teilungsgrates der Formkörper an der stark verformten elastischen Lippe vorbei durch das Entgratwerkzeug hindurchsinkt, während in entgegengesetzter Richtung die elastische Verformbarkeit der Lippe wesentlich geringer ist, so dass beim Hindurchdrücken eines Teilungsgrat aufweisenden Formkörpers entgegen der Richtung der starken elastischen Verformbarkeit der Lippe diese im Wesentlichen stabil bleibt, so dass eine erhebliche Kraftwirkung auf den Teilungsgrat ausgeübt wird.

Die richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe besteht aus einem elastischen Material mit einer Zugfestigkeit im Bereich von 2 bis 6 N/mm², bevorzugt 3 N/mm². Ihre Stirnseite, d.h. die zum Formkörper weisende Seite, hat bevorzugt eine Dicke von ca. 1 mm. Bei einer besonders bevorzugten Gestaltung der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe verjüngt sich diese ausgehend von einer Dicke von ca. 5 mm der gegenüber der Stirnseite liegenden Wurzelseite über eine Breite von ca. 5 mm auf die Dicke der Stirnseite. Dabei erfolgt die Verjüngung derart, dass die nach oben weisende Seite der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe von der Wurzel- zur Stirnseite nahezu horizontal verläuft. Besonders günstig ist ein in Richtung Stirnseite konstant dicker Bereich der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe mit einer Breite von ca. 1 mm. Eine entsprechend gestaltete bzw. ausgeführte elastische Lippe wird beim Auflegen eines Formkörpers mit zu entfernendem Teilungsgrat auf das Entgratwerkzeug infolge der Wirkung der Gewichtskraft des Formkörpers soweit elastisch verformt, dass der Formkörper unter zunächstteilweiser Abtrennung dünner Bereiche des Teilungsgrates durch das Entgartwerkzeug an der stark elastisch verformten Lippe vorbei hindurchsinkt. Der Formkörper wird dabei feinzentriert und kommt auf einer in vertikaler Richtung bewegbaren Hubeinrichtung zur Auflage. Wird der Formkörper danach in entgegengesetzter Richtung durch das Entgratwerkzeug mittels der Hubeinrichtung hindurchgedrückt, bleibt die richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe nahezu unverformt, so dass eine erhebliche Entgratung erfolgt und dies einerseits durch Abbrechen von Teilungsgrat infolge Biegebeanspruchung und andererseits durch Abtragen von Teilungsgratresten infolge von Reibkräften, die beim Gleiten des Formkörpers entlang der Stirnseite der Lippe auftreten. Der vorstehend beschriebene Zyklus des Hindurchsinkens des Formkörpers infolge seiner Gewichtskraft durch das Entgratwerkzeug unter elastischer Verformung der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe und anschließend das Hindurchdrücken des Formkörpers in entgegengesetzter Richtung bei weitgehend unverformter Lippe kann bis zur Erreichung der gewünschten vollständigen Entgratung mehrfach wiederholt werden. Dabei hat sich in der Praxis gezeigt, dass nach zwei bis drei Zyklen eine hohen Qualitätsansprüchen gerecht werdende Entgratung erreicht wird. Die Entgratung erfolgt dabei besonders schonend und ergibt durch die schablonenartige Gestaltung des Entgratwerkzeuges maßgenaue Formkörper. Durch die elastische Verformbarkeit der entgratungswirksamen Lippe wird vermieden, dass die Biegebeanspruchung des Teilungsgrates nicht so groß wird, dass Stücke des Formkörpers im Wurzelbereich des Teilungsgrates mit ausgebrochen werden. Dicke Teilungsgratreste, die nach dem Abbrechen des dünnen Teilungsgrates am Formkörper verbleiben, werden überwiegend durch Reibkräfte beim Gleiten des Formkörpers entlang der Stirnseite der Lippe abgetragen. Dabei hat sich gezeigt, dass Materialien mit einer Zugfestigkeit von ca. 2 N/mm² bzw. einer Härte Shore A bei 20 °C von ca. 60 durch den Entgratvorgang kaum einem Verschleiß unterliegen.

Vorstehend wurde eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung beschrieben, bei der der Formkörper infolge der Wirkung der Gewichtskraft durch das Entgratwerkzeug hindurchsinkt und danach in entgegengesetzter Richtung mittels einer Hubeinrichtung durch das Entgratwerkzeug gedrückt wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Formkörper mittels einer Handlingeinrichtung definiert zu greifen und in horizontaler oder vertikaler Richtung definiert durch ein eine richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe aufweisendes Entgratwerkzeug hindurchzubewegen.

Es ist auch nicht erforderlich, dass die richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe den zu entgratenden Formkörper als geschlossene Kontur umgibt. Vielmehr kann es für bestimmte Entgrataufgaben zweckmäßig sein, wenn die richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe nur abschnittsweise in den Bereichen angeordnet ist, in denen zu entfernender Teilungsgrat auftritt. Es kann dann aber notwendig sein, eine zusätzliche Einrichtung zur Feinpositionierung des Formkörpers am Entgratwerkzeug vorzusehen.

Bei besonders komplizierten Formkörpern mit Teilungsgrat in zwei unterschiedlichen im Winkel von ca. 90 ° zueinander stehenden Ebenen kann es auch zweckmäßig sein, die Entgratung mittels zweier der Kontur des Teilungsgrates in der jeweiligen Ebene angepaßter Entratwerkzeuge durchzuführen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden.
Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
1 die Seitenansicht und in
2 die Draufsicht eines Kernsegmentes mit anhaftendem Teilungsgrat, in
3 die Seitenansicht eines Entgratwerkzeuges, in
4 die Seitenansicht einer richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe und in
5 die Draufsicht auf zwei Kernsegmente mit Entgratwerkzeug.
Bei dem in den 1 und 2 gezeigten Kernsegment 1 handelt es sich um einen ColdBox-Kern mit herstellungsbedingtem Teilungsgrat 2. 3 zeigt ein vollständig aus elastischem Kunststoff bestehendes Entgratwerkzeug 3. Das Entgratwerkzeug 3 ist auf einer Grundplatte 4 angeordnet. Durch die Grundplatte 4 ragen zwei vertikal verfahrbare Stempel 5. In 4 ist die Seitenansicht einer richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe 6 gezeigt. Die Lippe 6 besteht, wie das gesamte Entgratwerkzeug 3, aus elastischem Kunststoff mit einer Zugfestigkeit von 3 N/mm² bzw. einer Härte Shore A bei 20 °C von 60. Der Sockel 7 des Entgratwerkzeuges 3 ist durch nicht dargestellte Armierungen stabilisiert. Die richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe 6 weist eine Breite b₁ von 5 mm auf. Ihre Dicke d₁ beträgt im Wurzelbereich, d.h. am Entgratwerkzeugsockel 7, sechs mm und reduziert sich über eine Breite von 4 mm linear auf eine Dicke d₂ von 3 mm. Die Dicke d₂ von 3 mm wird über eine Breite b₂ von 1 mm bis zur Stirnseite 8 der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe 6 beibehalten. Die Oberseite 9 der Lippe 6 verläuft nahezu horizontal als Verlängerung der Oberseite des Entgratwerkzeuges 3.
5 zeigt zwei über Verbundleisten 10 zusammengehaltene Kernsegmente 1 mit einem dazwischenliegenden Entgratwerkzeug 3. Zur Entgratung werden die Kernsegmente 1 grob positioniert auf die vertikal nach oben verfahrenen Stempel 5 aufgelegt. Danach werden die Stempel 5 vertikal nach unten verfahren und die grob positionierten Kernsegmente 1 so auf das Entgratwerkzeug 3 aufgesetzt, dass der Teilungsgrat 2 auf der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe 6 zur Auflage kommt. Beim weiteren vertikalen nach unten Verfahren der Stempel 5 sinken durch die Wirkung der Schwerkraft die Kernsegmente 1 unter starker elastischer Verformung der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe 6 durch das Entgratwerkzeug 3 nach unten hindurch, bis sie auf den in ihre vertikale untere Position verfahrenen Stempeln 5 zur Auflage kommen. Dabei erfolgt eine Feinpositionierung der Kernsegmente 1. Dünne Bereiche des Teilungsgrates 2 können während dieses ersten Verfahrensschrittes bereits abgebrochen werden. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden die Kernsegmente 1 durch vertikales nach oben Verfahren der Stempel 5 angehoben und der teilungsgratbehaftete Bereich 2 der Kernsegmente 1 an der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe 6 vorbeigedrückt. Die richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe 6 verformt sich aufgrund ihrer Geometrie dabei nur wenig. Dadurch kommt es zu einer erheblichen Krafteinwirkung auf den Teilungsgrat 2 einerseits als Biegespannung, was zum weiteren Abbrechen einzelner Bereiche des Teilungsgrates 2 führt, und andererseits durch Reibung insbesondere noch verbliebener Teilungsgratwurzelbereiche an der Stirnfläche 8 der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe 6, wodurch diese Wurzelbereiche des Teilungsgrates 2 abgetragen werden. Eine hohen Qualitätsansprüchen genügen de Entgratung ist nach zwei Zyklen, d.h. nach zweimaligem Hindurchsinken und nach oben Drücken der Kernsegmente durch das Entgratwerkzeug, erreicht.

Claims

Vorrichtung zum Entgraten von Formkörpern für gießtechnische Zwecke, wie beispielsweise von in mehrteiligen Formen aus Formsand hergestellten Gießkernen oder dgl., bei denen der Grat im Wesentlichen entlang einer Formteilungslinie am Formkörper auftritt, die ein Entgratwerkzeug in der Art einer Schablone aufweist, das vollständig oder abschnittsweise der Negativform des Formkörpers im Bereich des Teilungsgrates nachgebildet ist und mit Führungselementen zur Grobpositionierung des Formkörpers über dem Entgratwerkzeug ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Entgratwerkzeug (3) eine entlang des Teilungsgrates (2) in Richtung des Formkörpers (1) weisende richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe (6) aufweist, deren in Richtung des Formkörpers (1) befindliche Umfangslinie mindestens abschnittsweise der Negativform des Formkörpers (1) im Bereich des Teilungsgrates (2) entspricht, wobei die richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe (6) hinsichtlich ihres elastischen Verhaltens so gestaltet und/oder dimensioniert ist, dass beim Auflegen eines Teilungsgrat (2) aufweisenden Formkörpers (1) auf das Entgratwerkzeug (3) derart, dass der zu entfernende Teilungsgrat (2) auf der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe (6) aufliegt, durch die Wirkung einer ca. der Gewichtskraft des Formkörpers (1) entsprechenden Kraft die richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe (6) so stark elastisch verformt wird, dass der Teilungsgrat (2) behaftete Formkörper (1) durch das Entgratwerkzeug (3) hindurchsinkt und bei entgegengesetzt gerichteter Bewegung des Formkörpers (1) eine wesentlich geringere elastische Verformung der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe (6) auftritt und unterhalb des Entgratwerkzeuges (3) eine Einrichtung (5) angeordnet ist, die das Hindurchsinken des Formkörpers (1) durch das Entgratwerkzeug (3) begrenzt und mittels derer der Formkörpers (1) in vertikaler Richtung bewegt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe (6) eine Breite (b₁) von 3 bis 7 mm besitzt und so gestaltet ist, dass sich ihre Dicke (d₁) von 3 bis 7 mm an der in Richtung Entgratwerkzeug weisenden Wurzelseite auf (d₂) 0,5 bis 3 mm an der zum Formkörper (1) weisenden Stirnseite (8) reduziert, wobei die der Öffnung zum Einlegen des Formkörpers (1) zugewandte Seite (9) der Querschnittsfläche der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe (6) nahezu horizontal verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dicke der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe (6) von der Wurzelseite in Richtung Stirnseite (8) zunächst über einen Bereich von 0,5 bis 6,5 mm ihrer Breite (b₁) linear bis auf eine Dicke (d₂) von 0,5 bis 3 mm reduziert und dann über einen Bereich (b₂) von 0,5 bis 2,5 mm ihrer Breite (b₁) nahezu gleich bleibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe (6) aus einem elastischen Material mit einer Zugfestigkeit im Bereich von 2 bis 6 N/mm², bevorzugt 3 N/mm², besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Entgratwerkzeugsockel (7) und die richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbare Lippe (6) aus einem Material gegossen sind, wobei in den Entgratwerkzeugsockel (7) stabilisierende Elemente eingegossen sind.
Verfahren zum Entgraten von Formkörpern für gießtechnische Zwecke, wie beispielsweise von in mehrteiligen Formen aus Formsand hergestellten Gießkernen oder dgl., bei denen der Grat im Wesentlichen entlang einer Formteilungslinie am Formkörper auftritt, unter Verwendung der in den Ansprüchen 1–5 beschriebenen Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (1) über dem Entgratwerkzeug (3) grob positioniert wird, durch die Wirkung der Schwerkraft durch das Entgratwerkzeug (3) unter starker elastischer Verformung der richtungsabhängig unterschiedlich elastisch verformbaren Lippe (6) hindurchsinkt, beim Hindurchsinken des Formkörpers (1) durch des Entgratwerkzeug (3) eine Feinpositionierung erfolgt, der feinpositionierte Formkörper (1) nach dem Hindurchsinken durch das Entgratwerkzeug von einer Einrichtung (5) aufgenommen und in vertikaler Richtung von unten durch das Entgratwerkzeug (3) gedrückt wird und der Vorgang des Hindurchsinkens des Formkörpers (1) durch das Entgratwerkzeug (3) und des Hindurchdrückens durch das Entgratwerkzeug (3) in entgegengesetzter Richtung so lange wiederholt wird, bis eine vollständige Entgratung erfolgt ist.