DE1552121B2 - Verfahren und vorrichtung zum durchtrennen eines werkstuecks mittels einer druckfluessigkeit - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durch- Durch eine solche nachgiebige Abstützung wird trennen eines Werkstücks, insbesondere eines platten- die gleichzeitige Einleitung und Durchführung der artigen oder hohlen Metallwerkstücks, längs wenig- Schervorgänge in allen Bereichen der Schnittlinie bzw. stens einer sich durch das Werkstück erstreckenden des Werkstücks ermöglicht. Die durch die gebildeten Schnittlinie mit längs dieser unterschiedlichem 5 Trennstellen des Werkstücks an dessen Rückseite ge-Scherwiderstand, wobei das Werkstück durch ein langende Druckflüssigkeit und der entsprechende Widerlagerglied mit einer sich entlang der Schnitt- Druckausgleich können somit den Schneidvorgang linie erstreckenden Schneidkante starr und der auf nicht mehr nachteilig beeinflussen und bleiben under anderen Seite der Schnittlienie befindliche, zu schädlich.

trennende Werkstückabschnitt nachgiebig abgestützt io Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungswird, während die dem Widerlagerglied entgegen- gemäßen Verfahrens in der Anwendung auf ein Werkgesetzte Werkstückoberfläche unter zunehmender stück aus einem druckplastifizierbaren Werkstoff sieht Druckdifferenz bezüglich des nachgiebig abgestützten. vor, daß wenigstens die längs der Schnittlinie angezu trennenden Werkstückabschnitts mit einer Druck- ordneten Bereiche des nachgiebig abgestützten Werkflüssigkeit beaufschlagt wird. Zum Gegenstand der 15 Stückabschnitts während des Abscherens mit Stütz-Erfindung gehört ferner eine Vorrichtung zur Durch- kräften von solcher Größe beaufschlagt werden, daß führung eines solchen Verfahrens. innerhalb der betreffenden Werkstückbereiche durch Es ist bereits ein Verfahren und eine entsprechende Zusammenwirken mit der Druckflüssigkeit in an sich Vorrichtung zum hydraulischen Durchtrennen bzw. bekannter Weise ein wenigstens teilweise allseitiger Abscheren, insbesondere zum hydraulischen Lochen 20 Druckspannungszustand mit erhöhtem Formändevon plattenartigen Werkstücken bekannt (USA.- rungsvermögen bis zum Bruch erzeugt wird.
Patentschrift 2 395 123), wobei das Werkstück auf Der Effekt der Druckplastifizierung, d. h. die Ereiner Oberfläche mit einem unter Druck gesetzten höhung des Formänderungsvermögens (bis zum Volumen einer Druckflüssigkeit beaufschlagt und an Bruch erreichbare Formänderung) durch Erzeugung der anderen Oberfläche durch ein Widerlagerglied 25 eines im wesentlichen allseitigen Druckspannungsin Form einer Lochplatte starr abgestützt wird. In zustandes bei gewissen Werkstoffen, ist an sich bezylindrischen Bohrungen dieses Widerlagergliedes kannt (siehe Bridgman, »Studies in Large Plastic sind Stützglieder in Form von zylindrischen Gegen- Flow and Fracture«, 1952, McGraw-Hill, Seite 118 druckstempel verschiebbar gelagert. Diese Stempel bis 141). Die erfindungsgemäße Abstützung des werden durch ein gemeinsames Federglied in Rieh- 3° Schnittbereiches mit ausgleichenden Gegenkräften tung gegen das Werkstück beaufschlagt und stützen zum Schnittdruck ermöglicht in besonders einfacher somit die dem Stempelquerschnitt entsprechenden und daher vorteilhafter Weise eine Verwirklichung Werkstückabschnitte nachgebig gegen die Wirkung der Druckplastifizierung. Hierdurch wird im Falle der Druckflüssigkeit ab. Aufgabe der Stempel bei von spröden Werkstoffen eine Schnittbearbeitung erst dieser bekannten Vorrichtung ist die Abdichtung der 35 möglich, während bei zähen Werkstoffen sowohl hinsich beim Lochen bildenden Aussparungen im Werk- sichtlich der zu bewältigenden Schnittwandstärke wie stück für den Fall, daß die Lochvorgänge nicht gleich- auch hinsichtlich der Schnittqualität wesentliche Verzeitig, sondern — wie in der Praxis unvermeidlich — besserungen erzielbar sind.

mit einer gewissen zeitlichen Aufeinanderfolge ab- Ein besonderes Anwendungsgebiet des erfindungslaufen. Ein Druckabfall der Druckflüssigkeit durch 40 gemäßen Verfahrens findet sich bei der Bearbeitung die zuerst geschnittenen Löcher soll damit verhindert bzw. beim Durchtrennen von rohrförmigen Wellenwerden. Indessen kann auf diese Weise eine zuver- leitungen für Zwecke der Hochfrequenztechnik und lässige Ausführung sämtlicher Lochvorgänge doch dergleichen, da sich durch den gleichzeitigen Ablauf nicht gewährleistet werden, da die Druckflüssigkeit aller hydraulischen Trennvorgänge auch ohne Nachdurch die zuerst gebildeten Aussparungen in den 45 bearbeitung eine einwandfreie Beschaffenheit der immer vorhandenen Spaltraum zwischen der Unter- Schnittflächen ergibt. Das erfindungsgemäße Verfahseite des Werkstücks und der Oberseite des Wider- ren kann ferner in entsprechend abgewandelter Form lagergliedes eindringt und daher ein Druckausgleich nicht nur zum Durchtrennen von rohr- oder stabf örmibeiderseits der noch nicht abgetrennten Werkstück- gen Werkstücken, sondern auch zum Ausschneiden abschnitte eintritt. Selbst eine weitere Steigerung des 50 von Öffnungen in beliebig ausgebildeten, dünnwan-Drucks der Druckflüssigkeit kann dann nicht mehr digen oder anderen Werkstücken sowie für stanzartige zu einer einwandfreien Durchführung der letzten Bearbeitungsvorgänge an flachen oder gewellten Lochungen führen. Blechteilen od. dgl. zur Überwindung der durch unAufgabe der Erfindung ist demgegenüber die gleichmäßige Trennfestigkeit bedingten Schwierig-Schaffung eines hydraulischen Trennverfahrens, bei 55 keiten mit Vorteil angewendet werden,
dem die einwandfreie Durchführung eines hydrau- Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung lischen Schneidvorganges auch bei abschnittsweise eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur wechselndem Scherwiderstand des Werkstücks er- Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an möglicht wird. einem dünnwandigen Rohr mit Rechteckquerschnitt Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe kenn- 60 erläutert, welche in den Zeichnungen veranschaulicht zeichnet sich bei dem Verfahren der eingangs genann- ist. Hierin zeigt

ten Art dadurch, daß die nachgiebigen Abstützkräfte F i g. 1 eine perspektivische Teilschnitt-Ansicht

bezüglich der unterschiedlichen Scherwiderstände der Vorrichtung,

längs der Schnittlinie auf ausgleichende Werte einge- F i g. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung nach

stellt werden, die der Differenz zwischen dem Scher- 65 F i g. 1 im Teilschnitt,

widerstand des betreffenden Schnittlinienbereiches F i g. 3 ein in das rohrförmige Werkstück gemäß

und dem maximalen Scherwiderstand eines derartigen F i g. 1 und 2 einzusetzendes Halterungselement im

Bereiches entsprechen. Längsschnitt und

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F i g. 4, 5 und 6 einen Teillängsschnitt der Vor- verbundene Umfangsnut auf, in die eine ringförmige richung mit je einem von aufeinanderfolgenden Manschette 44 mit nach außen offenem Hohlquer-Arbeitszuständen beim Durchtrennen der Werkstück- schnitt sowie beiderseitig Stützringe 46 eingesetzt sind, wandung. Die Manschette 44 besteht aus einem hochfesten,

Das zu durchtrennende Werkstück 10 ist in einer 5 schwach elastischen Kunststoff, etwa aus SuperEinrichtung 12 geführt, die eine aus blockförmigen polyamiden, während als Werkstoff für die Stützringe Elementen 14 und 15 bestehende, als Widerlagerglied 46 Gummi in Betracht kommt. Der durch die Manwirkende Paßform mit der Werkstückaußenfläche zu- schette 44 gebildete, ringförmige Druckraum 52 steht gewandten Ausnehmungen 16 und 17 aufweist. ebenfalls mit den Radialbohrungen 26 in Verbindung.

Die Paßform ist als Durchgangsöffnung zwischen io Die Dichtlippen 41 der Manschette 44 liegen unmittelden entsprechend geformten Stoßflächen der EIe- bar an der Innenfläche des Werkstücks 10 und lassen mente 14 und 15 ausgebildet, wobei die Ausneh- nur den zu trennenden Abschnitt 56 frei. Die Ummungen 16 und 17 in diese der Querschnittsform fangsnut der Profilstange 22 wird an deren unterem des Werkstücks 10 angepaßte Durchgangsöffnung Abschnitt 42 durch eine Schulter 40 und auf deren münden. Die Innenwandung der Durchgangsöffnung 15 oberem Abschnitt 43 durch eine Hülse 48 gebildet. Zur stützt die Außenfläche des Werkstücks in der Um- Lagesicherung der Hülse 48 sind lösbare Anschläge 50 gebung der Ausnehmungen 16,17 lückenlos starr ab. vorgesehen, welche die Hülse 48 zur Montage der aus Die Elemente 14 und 15 der Paßform sind in ein aus Manschette 44 und Stützringen 46 bestehenden Dich-Trägern 18, 20 bestehendes Gehäuse starr einge- rung in Werkstücklängsrichtung freigeben, spannt. 20 Die Durchführung des Verfahrens wird an Hand

Zur Erreichung eines gleichzeitigen Trennvor- F i g. 4 bis 6 erläutert.

ganges längs der Schnittlinie 56, 59, 61 auf dem ge- Zunächst wird die Profilstange 22 im Werkstück

samten Werkstückumfang des zu trennenden Ab- 10 so eingestellt, daß die Dichtlippen 41 beiderseits schnittes 56 werden die einzelnen Schnittlinien- der Schnittlinie 56,59,61 des vorgesehenen, zu Wandbereiche 59, 61 bis zum Einstellen der genauen 25 trennenden Abschnitts 56 liegen. Anschließend wird Schnittbedingungen abgestützt. Hierfür sind federbe- das Werkstück mit Profilstange in die Paßform 14, lastete, in den Ausnehmungen 16 bzw. 17 verschieb- 15 eingeführt und mit dem vorgesehenen Trennabbar gelagerte Scheiben 30 und 32 als Stützglieder vor- schnitt 56 in Höhe der Ausnehmungen 16,17 eingegesehen. Die zusammenstoßenden Seiten der Stütz- stellt. Sodann wird der nachgiebige Anpreßdruck der scheiben 30, 32 sind der äußeren Querschnittsform 30 Stützscheiben 30, 32 über die Schraubenfedern 36 mit des Werkstücks 10 angepaßt und umfassen dieses voll- Hilfe der Schraubpfropfen 38 auf einen Wert eingeständig. An zwei diametral gegenüberliegenden Kan- stellt, welcher das vorzeitige Durchtrennen einzelner ten des Werkstücks sind die zusammenstoßenden Schnittlinien-Umfangsbereiche 59, 61 des Werkstücks Abschnitte der Scheiben 30, 32 miteinander verzahnt, ausschließt.

wodurch die lückenlose Abstützung des Werkstück- 35 Die Werte des Anpreßdrucks für die Abstützung umfanges auch in diesem Bereich sichergestellt ist. werden durch systematische Schnittversuche für die

Die nachgiebige Anpressung der Stützscheiben 30, in Betracht kommenden Querschnittsformen, Wand-32 gegen die Werkstückaußenfläche erfolgt über stärken und Werkstoffe ermittelt. Dazu wird in aufStößel 34, deren tellerförmige Ansätze 37 unter dem einanderfolgenden Schnittversuchen für jede Probe Druck von Schraubenfedem 36 in entsprechenden 40 die Vorspannung der Schraubenfedern 36 verändert, Gehäusebohrungen 35 stehen. Die Ansätze 37 dienen bis vorzeitiges Durchtrennen einzelner Schnittliniengleichzeitig als Anschläge zur werkstückseitigen Vor- bereiche 59, 61 nicht mehr auftritt bzw. ein sauberer Schubbewegung der Stößel 34. Die Länge der letzteren Schnittvorgang erreicht ist. Die erforderliche Stützist so bemessen, daß im Ausgangszustand ein geringes kraft ist für weiche Werkstoffe, wie z. B. Kupfer Spiel zwischen den Scheiben 30, 32 und der Außen- 45 od. dgl., vergleichsweise gering, während hochfeste fläche des Werkstücks 10 besteht. Hierdurch wird und spröde Werkstoffe, z. B. Molybdän und andere, anfänglich eine geringe Auswärtsverformung der hohe Anpreßdrücke erfordern. Werkstückwandung ermöglicht und der Hub der Beim Bearbeiten von rohrförmigen Werkstücken

Scheiben 30, 32 vermindert. Diese anfängliche Aus- aus Kupfer oder anderen weichen Metallen mit dem wärtsverformung reicht jedoch zur Einleitung des 50 Verfahren ist eine Steigerung des Formänderungsver-Schervorganges nicht aus. Der nachgiebige Anpreß- mögens im Sinne der oben erwähnten Druckplastifidruck der Stößel 34 ist mittels von in die Gehäuse- zierung, wie sie sich durch die zum Flüssigkeitsdruck bohrungen 35 eingesetzten Schraubpfropfen 38 als gegenläufige Abstützung des Trennabschnitts ergibt, Widerlager für die Schraubenfedern 36 einstellbar. meist nicht unbedingt erforderlich, jedoch oft zweck-

Eine als Halterungselement dienende, dem Innen- ₅₅ mäßig. Bei der Bearbeitung von Molybdän oder anquerschnitt des Werkstücks genau angepaßte Profil- deren spröden Werkstoffen ist eine solche Druckstange 22 stützt die Innenfläche des Werkstücks 10 plastifizierung jedoch zur Vermeidung von Ausbeuauf dem gesamten Umfang sowie beiderseits der lungen, Gratbildung und dergleichen unbedingt erSchnittlinie 56, 59, 61 des zu trennenden Abschnitts forderlich.

56 ab. Für die Zuführung von Druckflüssigkeit zur 60 Der gewünschte Flüssigkeitsdruck im Druckraum Werkstückinnenfläche ist in der Profilstange 22 eine 52 vor Beginn des eigentlichen Trennvorganges wird Längsbohrung 24 mit anschließenden Radialboh- durch entsprechende Belastung des in die Längbohrungen 26 im Bereich des zu trennenden Abschnitts nmg 24 eingeführten Preßkolbens 28 eingestellt. Bei 56 vorgesehen. Zum Antrieb der Druckflüssigkeit ist diesem in F i g. 5 angedeuteten Arbeitszustand beein in die Längsbohrung 24 eingreifender Preßkolben 65 ginnt der Werkstoff in die Ausnehmungen 16,17 ein-28 vorgesehen (F i g. 1). zufließen, wird jedoch durch die entsprechend vorge-

In Höhe des zu trennenden Abschnitts 56 weist die spannten Stützscheiben 30, 32 abgestützt und zu-Profilstange 22 eine mit den Radialbohrungen 26 nächst gegen Abscheren gesichert. Dieser Zustand

bleibt erhalten, bis der Flüssigkeitsdruck im Druckraum 52 den durch die Schraubenfedern 36 bestimmten Schwellwert überschreitet. Beim Durchtrennen eines eckigen Querschnitts wird der Flüssigkeitsdruck oberhalb des zum Abscheren der Eckbereiche 61 der Schnittlinie 56, 59, 61 erforderlichen Schwellwertes eingestellt.

Bei Einstellung der Vorspannung für die Stützscheiben 30, 32 gemäß den erwähnten Gesichtspunkten ist die Stützkraft an einer Seite 59 der Werkstückaußenfläche mindestens gleich der Differenz zwischen der zum Abscheren im Schnittlinienbereich der Querschnittsecke 61 erforderlichen Kraft und der zum Abscheren im Schnittlinienbereich der Seite 59 erforderlichen Kraft. Auf diese Weise wird das Durchtrennen der Werkstückwandung an der Seite 59 verhindert, bis die zum Abscheren erforderlichen Bedingungen auch an der Querschnittsecke 61 erreicht sind. Die Stützkraft im Bereich der Querschnittsecken kann dabei theoretisch den Wert 0 annehmen. Jedenfalls wird auf diese Weise gleichzeitiges Durchtrennen des gesamten Querschnitts erreicht.

Bei dem in F i g. 6 angedeuteten Arbeitszustand hat der Flüssigkeitsdruck in der Druckkammer 52 den erwähnten Schwellwert überschritten, so daß der Abschnitt 56 der Werkstückwandung unter Verdrängung der Stützscheiben 30, 32 in die Ausnehmungen 16,17 eindringt und vollständig abgeschert wird. Dieser Trennvorgang erfolgt gleichzeitig auf dem gesamten Werkstückumfang längs der Schnittlinie 56, 59, 61, so daß ein vorzeitiger Druckabfall bzw. ein äußerer Gegendruck durch die austretende Flüssigkeit an einzelnen Schnittlinienbereichen 59, 61 des Umfanges nicht auftreten kann.

In Folge des durch allseitige Pressung in der beschriebenen Weise erhöhten Formänderungsvermögens des Werkstoffs bilden sich an den inneren Schnittkanten Abrundungen 57 aus, wodurch Gratbildung und andere Fehler zuverlässig vermieden werden. Der Trennvorgang läuft außerdem Vergleichsweise langsam ab, so daß stoßartige Beanspruchungen der Vorrichtung vermieden werden.

Anstelle einer Federvorspannung der Stützscheiben 30,32 kann gegebenenfalls eine hydraulische Abstützung treten.

Ferner könnte die dargestellte Vorrichtung in der Weise abgewandelt werden, daß der ringförmige Druckraum an der Außenfläche des Werkstücks und die Abstützung unter Vorspannung an der Innenfläche des rohrförmigen Werkstücks erfolgt. Der beim Trennvorgang abgescherte, ringförmige Werkstückabschnitt wird dann radial einwärts in den Innenquerschnitt des Werkstücks gepreßt und kann zusammen mit der Profilstange bzw. einem entsprechenden Halterungselement leicht aus der Einrichtung entfernt werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Durchtrennen eines Werkstücks, insbesondere eines plattenartigen oder hohlen Metallwerkstücks, längs wenigstens einer sich durch das Werkstück erstreckenden Schnittlinie mit längs dieser unterschiedlichem .Scherwiderstand, wobei das Werkstück durch ein Widerlagerglied mit einer sich entlang der Schnittlinie erstreckenden Schneidkante starr und der auf der anderen Seite der Schnittlinie befindliche, zu trennende Werkstückabschnitt nachgiebig abgestützt wird, während die dem Widerlagerglied entgegengesetzte Werkstückoberfläche unter zunehmender Druckdifferenz bezüglich des nachgiebig abgestützten, zu trennenden Werkstückabschnitts mit einer Druckflüssigkeit beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen Abstützkräfte (30, 32) bezüglich der unterschiedlichen ■ Scherwiderstände längs der Schnittlinie (56, 59, 61) auf ausgleichende Werte eingestellt werden, die der Differenz zwichen dem Scherwiderstand des betreffenden Schnittlinienbereichs und dem maximalen Scherwiderstand eines derartigen Bereiches entsprechen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung des Verfahrens auf ein Werkstück aus einem druckplastifizierbaren Werkstoff wenigstens die längs der Schnittlinie (56, 59, 61) angeordneten Bereiche des nachgiebig abgestützten Werkstückabschnitts (56) während des Abscherens mit Stützkräften (30, 32) von solcher Größe beaufschlagt werden, daß innerhalb der betreffenden Werkstückbereiche durch Zusammenwirken mit der Druckflüssigkeit (52) in an sich bekannter Weise ein wenigstens teilweise allseitiger Druckspannungszustand mit erhöhtem Formänderungsvermögen bis zum Bruch erzeugt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfafirens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere feste Stützglieder (30, 32) längs der Schnittlinie (56, 59, 61) an dem nachgiebig abgestützten Werkstückabschnitt (56) angeordnet sind, für die je eine federnde Anpreßvorrichtung (34, 36, 38) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für wenigstens eines der Stützglieder (30, 32) eine einstellbare Anpreßvorrichtung (34, 36, 38) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen