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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 wird auf die
DE 39 05 266 A1 verwiesen. In dieser ist
ein Verfahren zum Abtrennen von Speisern und verlorenen Köpfen eines
metallischen Gussstückes
oder metallischen Blockes, insbesondere Stahlgussstückes oder
Stahlblockes bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Anguss zuerst
mittels Schneidzähnen,
die eine Ringbohrung um den Anguss ausheben und anschließend durch
Materialverdrängung
mittels Trennmesser die gegeneinander verfahren werden abgetrennt. Dieses
Verfahren, sowie die Vorrichtung für das Verfahren, sind für die Abtrennung
des Angusses bei Temperaturen knapp unter der Solidustemperatur des
Gussstückes
geeignet.
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Aus
der
DE 20 30 159 A ,
die als der nächstkommende
Stand der Technik betrachtet wird, sind ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Abtrennen der Speiser metallischer Angüsse mit eingeschnürten Querschnitten
in der Nähe
des Übergangs
zwischen Speiser und Gussstück
bekannt. Auf den eingeschnürten
Querschnitt des einzelnen Speisers wird eine Zugspannung aufgebracht
und in diesem Zustand wird der Speiser durch ein oder mehrere Schlagwerkzeuge,
die ganz oder annähernd quer
zur Speiserlängsachse
schlagen und den Speiser oberhalb der Einschnürung treffen, im eingeschnürten Querschnitt
vom Gussstück
abgetrennt. Ferner ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung beschrieben, bei
der die Zugspannung auf den eingeschnürten Querschnitt durch eine
Zange aufgebracht wird, welche auch die Schlagvorrichtung trägt und mittels
der Schlagvorrichtung den Speiser bzw. den Anguss trennt.
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Ferner
ist aus der
DE 86 06
685 U1 eine Vorrichtung zum Trennen von Gussteilen, die
in einem Abguss durch Überlaufstege
miteinander verbunden sind, bekannt. Diese Vorrichtung weist eine
Abstützung
auf, auf welcher der Abguss positionierbar und abstützbar ist,
sowie eine Platte, an der eine Vielzahl von Meißeln und/oder Druckstücken befestigt
sind, sowie eine Presse, um die Platte mit den Meißeln und/oder
den Druckstücken
in Richtung auf die Abstützung
zu drücken.
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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 den bekannten Vorrichtungen und Verfahren ist, dass jede Abtrennmethode
grundsätzlich
zu Verzügen
im Gussbauteil führen
kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Abtrennen von Angüssen
von Gussbauteilen aufzuzeigen, bei dem das Gussbauteil nach dem
Abtrennvorgang keinen Verzug aufweist.
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Diese
Aufgabe wird verfahrensmäßig durch den
Patentanspruch 1 und vorrichtungsmäßig durch den Patentanspruch
4 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. 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
3 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
4 ist es möglich,
den Anguss eines Gussbauteiles 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 Verbundgussbauteile
möglich.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
erhält
das Werkzeug eine beißzangenartige
Form, mit der es mit geringem Kraftaufwand möglich ist, den Anguss von dem
Gussbauteil abzutrennen. Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 unterstützt den
schonenden Schnitt beim Abtrennen des Angusses.
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Gemäß Patentanspruch
5 kann der Antrieb der Werkzeuge sowie 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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Die
Anordnung eines Anschlages gemäß den Patentansprüchen 7 und
8, der die korrespondierenden Schneiden in einer Endlage zwischen
0,1 und 5 mm voneinander 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 9 und
10 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 Widerlage in
der Ruheposition nicht zu weit von einem Anguss, vorzugsweise mit
gerings tem 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
11 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