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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
gemäß Patentanspruch
1 und eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch
7 zum Entfernen von einem Anguss von einem Gussbauteil.
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Zum technischen Umfeld der Erfindung
wird beispielsweise auf die japanische Patentanmeldung 622 30 472
A hingewiesen. In dieser sind ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Entfernen von Angüssen
von Kurbelgehäusen
vorgeschlagen. Die Vorrichtung besteht aus einer hydraulisch höhenverstellbaren
Spannplatte, auf deren Spannfläche
ein Kurbelgehäuse
derart aufgeschraubt wird, dass das Kurbelgehäuse mit dem Kurbelraum auf
der Spannplatte aufliegt und die Angüsse die Spannfläche überragen. Nachdem
das Kurbelgehäuse
in der beschriebenen Weise auf der Spannplatte befestigt ist, wird
die Spannplatte in eine untere Ausgangsposition gefahren. Anschließend werden
ebenfalls hydraulisch verfahrbare Niederhalter soweit an das Kurbelgehäuse im Bereich
der Angüsse
herangefahren, dass die Niederhalter die Angüsse überdecken. Im folgenden Schritt
wird die Spannplatte mitsamt dem Kurbelgehäuse nach oben verfahren, wobei
die Angüsse
gegen die Niederhalter gedrückt
und abgebrochen werden. Anschließend werden die Niederhalter
wieder in die von der Spannplatte entfernte Stellung verfahren und
das Kurbelgehäuse
von der Spannplatte demontiert. Das beschriebene Verfahren und die
beschriebene Vorrichtung eignen sich sehr gut zum Entfernen von
Angüssen
von Gussbauteilen mit großen
Toleranzen.
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Im Zuge der technischen Weiterentwicklung werden
moderne Gießverfahren
dahingehend weiterentwickelt, dass keine oder eine geringste Krafteinleitung
beim Abtrennen des Angusses erzielt wird, um eine höhere Maßgenauigkeit
zu erzielen. Ziel ist es, die mechanische Nachbearbeitung zu reduzieren und
somit Kosten zu sparen. Ein weiterer Entwicklungsschwerpunkt liegt
darin, Gussbauteile, insbesondere Maschinengehäuse, immer leichter auszugestalten.
Ein Weg zur Zielerreichung besteht in der Reduzierung der Wandstärken, um
Material und damit auch Gewicht einzusparen. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, neben der Dünnwandigkeit
auch leichtere Materialien zu verwenden. Da leichtere Werkstoffe
jedoch häufig
nicht die benötigte
Festigkeit aufweisen, wird oft dazu übergegangen, Verbundgießverfahren
für die
Bauteilfertigung einzusetzen. Bei diesen Verfahren werden hochfeste,
skelettartige Kerne mit einem leichten Material umgossen, um maßgenaue,
hochfeste und dennoch leichte Maschinengehäuse zu erhalten. Aufgrund der
Dünnwandigkeit
führen
bereits geringste Verzüge,
z. B. durch die Krafteinleitung beim Abtrennen des Angusses dazu,
dass ein Maß der
Gussbauteile außerhalb der
Toleranz liegt oder sich das umgossene Material von dem Umgussmaterial
trennt und somit Ausschuss sind.
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Nachteilig bei dem anfangs erwähnten Stand der
Technik ist jedoch, dass beim Abbrechen des Angusses bereits solche
Materialverzüge
auftreten können,
dass die Bauteile unbrauchbar werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtrennen von Angüssen von
Gussbauteilen aufzuzeigen, ohne dass das Gussbauteil einen Verzug
aufweist.
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Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch den
Patentanspruch 1 und vorrichtungsmäßig durch den Patentanspruch
7 gelöst.
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Durch das erfindungsgemäße Schnittverfahren
(Beißschneiden)
zum Abtrennen von Angüssen von
Gussbauteilen ergibt sich ein schonender Schnitt für das sensible
Gussbauteil. Durch dieses Verfahren werden Verzüge, bzw. Deformationen vermieden,
so dass eine hohe Maßhaltigkeit
bei Gussbauteilen, sowie ein Verbund zwischen einem Kernmaterial
und einem Umgussmaterial gewährleistet
ist.
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Das Abtrennen des Angusses nach Art
einer Beißzange
verringert nochmals den Verzug des Gussbauteils und minimiert die
Spannungen, die in das Gussbauteil eingeleitet werden, da die Krafteinleitung
von zwei Seiten gleichzeitig erfolgt.
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Durch das Anhalten des Schneidelements, bzw.
des Widerlagers, bevor sie sich gegenseitig berühren, wird ein Aufeinanderstoßen von
Schneidelement und Widerlager vermieden.
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Das Verfahren gemäß Patentanspruch 6 ist in mehrfacher
Hinsicht vorteilhaft. Bei diesem Verfahren wird das Gussbauteil
auf eine Bearbeitungsplatte aufgelegt und nicht lagefixiert. Beide
Angüsse
des Gussbauteils stehen über
die Bearbeitungsplatte über
und werden zwischen zwei Werkzeugen positioniert. Im nächsten Schritt
werden alle Werkzeuge beispielsweise mit Hydraulikdruck beaufschlagt,
bis alle Schneidelemente und Widerlager an einem Anguss anliegen.
Durch den Hydraulikdruck wird das Gussbauteil derart auf der Bearbeitungsplatte
verschoben, dass alle Werkzeuge mit der gleichen Kraft an dem jeweiligen
Anguss anliegen. Bei diesem Vorgang wird die Tatsache ausgenutzt,
dass sich der Hydraulikdruck über
alle Werkzeuge gleichmäßig verteilt
und somit das Gussbauteil frei verschoben wird, bis jedes Werkzeug
am Anguss anliegt. Erst im nächsten
Schritt wird der Hydraulikdruck erhöht, so dass die Werkzeuge nach
Art einer Beißzange
die jeweiligen Angüsse
abtrennen. Dieses Verfahren führt zu
einem einfachen Systemaufbau, sowie einer kurzen Taktzeit, da die
Lagefixierung des Gussbauteils zur Entfernung des Angusses entfallen
kann.
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Mit der Vorrichtung gemäß Patentanspruch
7 ist es möglich,
den Anguss eines Gussbauteils mit einem schonenden Schnitt von dem
Gussbauteil zu trennen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dies sowohl
für normale
Gussbauteile, z. B. Grauguss oder Leichtmetallguss, als auch für Verbund-Gussbauteile
möglich.
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Gemäß Patentanspruch 8 kann der
Antrieb der Werkzeuge sowohl fluidisch, d. h. hydraulisch oder pneumatisch,
und/oder elektromechanisch erfolgen. Auch eine Kombination aus den
einzelnen Antriebsarten ist möglich.
Insbesondere beim zweistufigen Abschneiden eines Angusses ist es
denkbar, beispielsweise für
die erste Stufe, das Anfahren des Angusses, das eine geringe Antriebskraft
benötigt, einen
pneumatischen Antrieb und für
die zweite Stufe, dem Abschneiden, einen hydraulischen Antrieb vorzusehen.
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Durch die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch
9 erhält
das Werkzeug eine beißzangenartige Form,
mit der es mit geringem Kraftaufwand möglich ist, den Anguss von einem
Gussbauteil abzutrennen. Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 10 unterstützt den
schonenden Schnitt beim Abtrennen des Angusses.
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Die Anordnung eines Anschlags gemäß den Patenansprüchen 11
und 12, der die korrespondierenden Schneiden in einer Endlage zwischen
0,1 und 5 mm von einander beabstandet hält, verhindert die Zerstörung der
Werkzeuge. Beim Abzwicken bzw. Beißschneiden des Angusses ist
es nicht notwendig, dass sich das Schneidelement und das Widerlager, bzw.
deren Schneiden berühren;
der Anguss „knackt" ab einer bestimmten
Schneidtiefe ab. Durch den Anschlag wird eine sehr hohe Standzeit
des Werkzeuges erreicht. Die notwendige Werkzeugwartung wird verringert
und der Werkzeugwechsel zeitlich nach spät verschoben.
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Gemäß den Patentansprüchen 13
und 14 ist für
die Werkzeuge eine Ruheposition vorgesehen, in der die Schneiden
sowohl des Schneidelementes als auch des Widerlagers zwischen 0,5
und 150 mm von einem Anguss beabstandet sind. Durch diese Maßnahme ist
sichergestellt, dass sich das Schneidelement und das Widerlager
in der Ruheposition nicht zu weit von einem Anguss, vorzugsweise
mit geringstem Abstand, entfernt befinden. Aufgrund der kurzen Verfahrwege
ist die Taktzeit kurz einstellbar. Darüber hinaus ist der Abstand
groß genug,
dass ein neues Gussbauteil einfach und ohne großen Aufwand in die Vorrichtung
eingelegt werden kann.
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Die Lagefixierung gemäß Patentanspruch
15 ist sowohl für
kleine als auch für
große
Gussbauteile vorteilhaft, wenn eine Lageveränderung in dem Werkzeug nicht
oder kaum möglich
ist.
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Im Folgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren
an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. In
einer einzigen Figur ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Entfernen von einem Anguss 1, 1' von einem Gussbauteil 7 wird
in einem ersten Arbeitsschritt das komplette Gussbauteil 7,
hier ein Kurbelgehäuse
einer Bennkraftmaschine mit zwei Angüssen 1, 1', samt seinen
Angüssen 1, 1' im Kurbelbereich
aufgenommen und vorzugsweise in stehender Anordnung in eine Vorrichtung
eingelegt und eventuell festgespannt. Vorzugsweise ist bei dieser
Anordnung der Anguss 1, 1' nach unten orientiert, damit der
abgeschnittene Anguss 1, 1' durch die Schwerkraft nach unten
wegfällt.
Die zwei Angüsse 1, 1' sind nach dem Einlegen
des Gussbauteils 7 in die Vorrichtung zwischen zwei beißzangenartigen
Werkzeugen 2, 2' die jeweils
aus einem Schneidelement 3, 3' und einem Widerlager 5, 5' bestehen. Die
Schneidelemente 3, 3' und die Widerlager 5, 5' werden anschließend gegeneinander
verfahren, bis sowohl die Schneidelemente 3, 3' als auch die
Widerlager 5, 5' an
einem Anguss 1, 1' anliegen.
Bei diesem Vorgang verschieben die Schneidelemente 3, 3' und die Widerlager 5, 5' das Gussbauteil 7 in
der Vorrichtung so lange, bis jedes Werkzeug 2, 2' mit der gleichen
Kraft auf den Anguss 1, 1' einwirkt. In einem nächsten Arbeitsschritt
wird die Zustellkraft für
die Schneidelemente 3, 3' und die Widerlager 5, 5' erhöht, bis
deren Schneiden 4, 4' gegeneinander in den Anguss 1, 1' eindringen.
Hierbei wird der Anguss 1, 1' durch Materialverdrängung vom
Gussbauteil 7 abgetrennt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
werden alle Angüsse 1, 1' gleichzeitig
abgeschnitten. Damit die Schneiden 4, 4' bei dem Schneidvorgang
nicht beschädigt
werden, wird deren Verfahrung von einem Anschlag 6, 6' gestoppt, bevor
das Schneidelement 3, 3' das Widerlager 5, 5' berührt.
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In einer weiteren Ausführungsvariante
wird das Gussbauteil 7 in dem Werkzeug 2, 2' lagefixiert und
die Schneidelemente 3, 3' bzw. Widerlager 5, 5' verfahren so
lange, bis jedes Schneidelement 3, 3' bzw. Widerlager 5, 5' am einem Anguss 1, 1' anliegt, sodann
wird die Verstellkraft, erhöht,
bis die korrespondierenden Schneidelemente 3, 3' und Widerlager 5, 5' den jeweiligen
Anguss 1, 1' durch
Materialverdrängung
abgetrennt haben.
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In 1 ist
schematisch ein Schnitt durch ein Gussbauteil 7 dargestellt,
hier ein Kurbelgehäuse einer
Brennkraftmaschine. Der Schnitt verläuft in Richtung einer Zylinderachse 9 quer
zu einer Kurbelgehäuselängsachse.
Das Gussbauteil 7 liegt im Inneren eines Kurbelraumes 10 auf
einer Platte 8, schematisch durch eine Strich dargestellt;
auf. An zwei Flanschen 11, 11' des Gussbauteils 7, die
bei der Komplettierung der Brennkraftmaschine zur Befestigung einer Ölwanne an
das Kurbelgehäuse
dienen, befinden sich beidseitig der Zylinderachse 9 jeweils ein
Anguss 1, 1'.
Die Angüsse 1, 1' stehen über die Bearbeitungsplatte 8 derart über, dass
sie jeweils in einem Werkzeug 2, 2' angeordnet sind. Die Werkzeuge 2, 2' bestehen jeweils
aus einem Schneidelement 3, 3' mit jeweils einer Schneide 4, 4', sowie einem
zu jedem Schneidelement korrespondierenden Widerlager 5, 5'. Die Widerlager 5, 5' sind im vorliegenden Fall
ebenfalls mit einer Schneide 4'', 4''' ausgestattet. Die
Angüsse 1, 1' befinden sich
jeweils zwischen einem Schneidelement 3, 3' und einem Widerlager 5, 5'. Die korrespondierenden
Schneiden eines jeden Werkzeuges 4, 4'' und 4', 4''' liegen jeweils
in einer Ebene. Die Schneidelemente 3, 3' und die Widerlager 5, 5' befinden sich
in der dargestellten Zeichnung jeweils in einer Ruheposition. Die
korrespondierenden Schneiden 4, 4'' und 4', 4''' sind
jeweils circa 1 mm von dem jeweiligen Anguss 1, 1' entfernt, können jedoch
bis zu 150 mm Abstand aufweisen. Sowohl die Schneidelemente 3, 3' als auch die
Widerlager 5, 5' sind
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
hydraulisch von der Ruheposition in eine Endlage, die Lage unmittelbar
nach einem Schnittvorgang, verfahrbar. In diese Endlage, weisen
die Schneiden 4, 4'', bzw. 4, 4''' einen
Abstand von 0,3 mm zueinander auf. Dieser Abstand kann zwischen
0,1 und 5 mm variieren, abhängig
vom Material des Gussbauteils 7, sowie von der Größe des Anguss 1, 1'. Beim Verfahren
des Schneidelementes 3, 3' und des Widerlagers 5, 5' dringen die
Schneiden 4, 4'' und 4', 4''' in
den Anguss 1, 1' ein
und trennen diesen durch Materialverdrängung, bzw. Materialquetschung
nach Art einer Beißzange
vom Gussbauteil 7.
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In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Widerlager 5, 5' auch ohne Schneide 4'', 4''' ausgebildet
sein. In diesem Fall dringen ausschließlich die Schneiden 4, 4' der Schneidelemente 3, 3' in das Material
des Anguss 1, 1' ein,
und trennen diesen durch Materialverdrängung vom Gussbauteil 7,
während die
Widerlager 5, 5' nicht verfahren
werden. In der gleichen Vorrichtung können sowohl horizontale als auch
vertikal gegossene Gussbauteile 7 von ihrem Anguss 1, 1' abgetrennt
werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist nahezu für
alle Gussbauteile 7 geeignet, unabhängig von deren Größe. Ferner
können
in weiteren Ausführungsbeispielen
nur die Schneidelemente 3, 3' verfahrbar sein. Die Widerlager 5, 5' sind in diesem
Fall feststehende Bauelemente. Der Antrieb der Stelleinrichtung
kann neben einem hydraulisch Antrieb auch pneumatisch oder elektromechanisch
oder eine Kombination mehrerer Antriebsvarianten sein.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können
Angüsse 1, 1' von Gussbauteilen 7 aus
Leichtmetall, Grauguss, Stahl, Kunststoff sowie von Verbund-Gussbauteilen
getrennt werden. Insbesondere bei Verbund-Gussbauteilen bietet die
erfindungsgemäße Vorrichtung
den Vorteil, dass beim Abtrennen des Angusses 1, 1' nahezu kein
Verzug am Gussbauteil 7 entsteht und somit eine Ablösung eines
Umgussmaterials von dem Kernmaterials sicher vermieden ist.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
dient Hydrauliköl
als Antriebsmedium für
die Stelleinrichtung der Werkzeuge. Wenn jedes Werkzeug mit dem gleichen
Hydraulikdruck beaufschlagt wird, verfährt das am leichtesten zu betätigende
Schneidelement 3, 3' und/oder
Widerlager 5, 5' solange
in Richtung eines Anguss 1, 1', bis es am Anguss 1, 1' ansteht. Das Gussbauteil 7,
wird hierbei frei über
die Platte 8 verschoben. Die restlichen Schneidelemente 3, 3' bzw. Widerlager 5, 5' werden in der
Reihenfolge verfahren, die deren Leichtgängigkeit entspricht. Erst wenn alle
hydraulisch betätigten
Schneidelemente 3, 3' bzw. Widerlager 5, 5' am Anguss 1, 1' anliegen, wird der
Hydraulikdruck so weit erhöht,
bis der Hydraulikdruck aufgebaut ist, der nötig ist, um den Anguss 1, 1' von Gussbauteil 7 abzutrennen.
Bei einem Schnittvorgang werden alle Angüsse 1, 1' gleichzeitig
abgetrennt.
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Für
kleine und für
große
Gussbauteile 7, bzw. Gussbauteile 7 mit nur einem
Anguss 1 kann es auch sinnvoll sein, diese vor dem Trennvorgang
auf der Platte zu fixieren.
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Zusammenfassend bietet die Erfindung
folgende Vorteile:
- – Bei vertikaler Einformung
brauchen die einzelnen Angüsse 1, 1' vorher nicht
getrennt werden;
- – Die
Vorrichtung weist einen vergleichbar geringen Systemaufbau auf;
- – Es
sind sehr geringe Taktzeiten realisierbar;
- – Durch
den von allen Seiten druckbeaufschlagten gleichmäßigen Schnitt ergibt sich ein
sehr schonender Schnitt für
jeden Anguss 1, 1' der
zu nahezu keinen Verzug im Gussbauteil 7 führt.
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- 1,
1'
- Anguss
- 2,
2'
- Werkzeug
- 3,
3'
- Schneidelement
- 4,
4', 4'', 4'''
- Schneide
- 5,
5'
- Widerlager
- 6,
6'
- Anschlag
- 7
- Gussbauteil
- 8
- Platte
- 9
- Zylinderachse
- 10
- Kurbelraum
- 11,
11'
- Flansch