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Abkantvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Abkantvorrichtung,
insbesondere für Werkstücke aus schwer umformbaren Werkstoffen.
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Es ist seit langem bekannt, daß beim Umformen von Werkstücken die
Formänderung um so höher wird, je höher der mittlere oder hydrostatische Druck steigt.
Da den Sondermetallen immer mehr Bedeutung zukommt und konventionelle Umformverfahren
und -Vorrichtungen nicht oder nur in begrenztem Iaße für die Kaltumformung geeignet
sind, werden immer mehr neue Verfahren entwickelt, die auf dem Prinzip der Umformung
mit überlagertem Iiydrostatischem Druck beruhen. Es sind aufgrund dessen Abkant-Vorrichtungen
bekannt geworden, bei denen das Werkstück von einem flüssigen Medium umgeben und
zusätzlich zum Abkantdruck hydrostatischem Druck ausgesetzt wird. Unter diesen allseitig
auf das Werkstück einwirkenden Druckkräften findet dabei die Umformung des Werkstückes
statt.
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Nachteilig macht sich bei den bekannten Vorrichtungen der relativ
hohe Bauaufwand hinsichtlich der erforderlichen, nach außen abgeschlossenen, für
die Aufnahme der Werkstücke dienenden Räume zur Erzeugung der hydrostatischen Druckkräfte
und der damit zusammenhängenden Abdichtungsprobleme bemerkbar.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, demgegenüber eine Abkantvorrichtung
zu schaffen, mit deren Hilfe die Dehnbarkeit des Werkstoffes kalt umzuformender
Werkstücke verbessert werden kann und insbesondere Abkantradien kleinstmöglicher
Abmessungen erzielbar sind, ohne daß im Bereich der Längszugspannungen unterworfenen
Faserschichten des Werkstückes Risse auftreten.
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Bei einer Vorrichtung zum Abkanten ist erfindungsgemäß zu der die
Biegekräfte auf das Werkstück übertragenden Abkantwange eine weitere, zusätzliche
Säfte auf das Werkstück übertragende Einrichtung vorhanden, durch die während des
Abkant-Vorganges den im Werkstück auftretenden Biegespannungen Längsdruckspannungen
überlagert werden.
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Mittels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird das
Formänderungsvermögen des Werkstoffes günstig beeinflußt. Infolge der überlagerten
Längsdruckspannungen wird während des Abkantvorganges das Ansteigen der Längszugspannungen
verzögert bzw. die Ilöhe der normalerweise auftretenden Längszugspannungen reduziert
und somit bewirkt, daß sich Risse im Bereich der den Zugspannungen ausgesetzten
Faserschichten des Werkstücken gegenüber bekannten Verfahren oder Vorrichtungen
erst bei geringeren Abkantradien bilden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht ein Merkmal ferner
darin, daß die Einrichtung zur Übertragung zusätzlicher Kräfte nur im Bereich der
Längszugspannungen unterworfenen Faserschichten des Werkstücken und diesen entgegengerichtet
angreift. Die durch die Einrichtung auf das Werkstück übertragenen Längsdruckkräfte
rufen dabei an Werkstück Längsdruckspannungen hervor, die im wesentlichen nur den
in den Faserschichten des Werkstücken auftretenden Längszugspannungen entgagenw~irken.
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Es läßt sich damit in denjenigen Bereich des Werkstücken, der beia
Abkanten ohnehin Druckspannungen ausgesetzt ist, ein unerwünscht
hoher
Anstieg der Längsdruckspannung vermeiden. Die Spannungsverteilung am Werkstück kann
damit trotz der zusätzlich einwirkenden Längsdruckkräfte günstig beeinflußt werden.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist ferner so ausgebildet, daß
die Größe der durch die zusätzliche Einrichtung auf das Werkstück zu übertragenden#Druckkräfte
zur Erzielung der überlagerten Längsdruckspannungen einstellbar ist. Danach können
die am Werkstück hervorgerurenen, zusätzlichen Längsdruckspannungen der Geometrie
des Werkstückes und dem Formiieränderungsvermögen des verwendeten Werkstoffes angepaßt
werden.
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Mit ein und derselben Vorrichtung lassen sich damit Werkstücke sowohl
unterschiedlicher Form, sie z. B Stäbe, Bleche als auch unterschiedlicher Werkstoffbeschr
nlleit bearbeiten.
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Um die Längsdruckkräfte während des Abkantvorganges den anfiteigenden
Längszugspannungen am Werkstück anpassen zu können, ist nach einem weiteren Merkmal
der Erfindung vorgesehen, daß die zusätzliche Einrichtung mit fortschreitender Umformung
des Werkstückes zunehmende Druckkräfte auf das Werk ~rück überträgt.
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Es wird dadurch ein zu hohes Ansteigen der Längsdruckspannungen am
Werkstück zu Beginn des Umformvorganges verhindert und eine Behinderung des Abkantvorganges
durch eventuelles Ausknicken des Werkstückes vermieden.
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Nach einer erfindungsgemäßen Ausführung der Vorrichtung ist ferner
vorgesehen, daß das Längsdruckglied an der Abkant-Wange nachgiebig federnd angeordnet
ist. Diese Ausbildung macht sich die Tatsache zunutze, daß sich beim Umformen infolge
plastischer Längung des Werkstückes eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück
und die Abkantwange einstellt und sich damit das Werkstück mit zunehmender Kraft
am Längsdruckglied abstützt. Es kann dadurch ein relativ einfacher Aufbau der Vorrichtung
erzielt werden, ohne daß zusätzliche, getrennt von der Vorrichtung angeordnete Einrichtungen
erforderlich wären, z. B. hydraulisch wirkende Druckerzeuger oder dergleichen, die
unabhängig bzw.
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getrennt von der Bewegung der Abkantwange während des Abkantvorganges
nachgeführt werden müssen.
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In der Zeichnung ist ein prinzipielles Ausführungsbeispiel und eine
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt schematisch einen Prinzipaufbau der Vorrichtung in Ausgangsstellung,
quergeschnitten dargestellt.
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Fig. 2 zeigt gemäß Fig. 1 die Vorrichtung in einer Zu-ischenabkantstellung.
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Fig. 3 zeigt gemäß Fig. 1 und 2 die Vorrichtung in einer Stellung,
in der der Abkantvorgang abgeschlossen ist.
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Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung in Ausgangsstellung,
quergeschnitten dargestellt.
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Fig. 5 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 4 eine Einzelheit
mit dem Werkstück und der Längsdruckwange.
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Wie aus den Fig. 1 bis 3 gemäß dem Prinzipaufbau zu erkennen ist,
besteht die Vorrichtung in bekannter Weise aus der vertikal gegen das Werkstück
bewegbaren Spannwange 2, die hier gleichzeitig die Abkantschiene darstellt, der
Unterwange 3 und der Abkantwange 4. Letztere ist um die Achse M schwenkbar vorgesehen.
Ferner weist die Spannwange 2 eine Abrundung mit dem Radius R auf, um die das Werkstück
6 abgekantet wird.
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Der Radius der Rundung stellt dabei auch den Abkantradius des Werkstückes
dar. Zwischen der Achse M und der Spannwange 2 ist dabei ein der Werkstückstärke
d entsprechender Zwischenraum gebildet.
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Gemäß der Erfindung trägt die Abkantwange 4 eine Längsdruckwange
15, die während des Abkantvorganges auf das Werkstück 6 im Sinne der Erzeugung von
zusätzlichen Längsdruckspannungen einwirkt, die den am Werkstück auftretenden Längszugspannungen
entgegengerichtet sind.
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In den Fig. 1 bis 3 sind die neutrale Faserschicht des Werkstückes
mit N, die beim Abkantvorgang den Längsdruckspannungen d D unterworfenen Faserschichten
mit D und die dabei den
Längszugspannungen # Z unterworfenen Faserschichten
mit Z be-Z zeichnet. Auf die Veränderung der Lage der neutralen Faser während des
Abkantvorganges ist hier nicht näher eingegangen.
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Bei dem gezeigten Prinzipaufbau der Vorrichtung besteht die Längsdruckwange
15 aus einer Platte, die stirnseitig an der Abkantwange 4 mittels Schrauben 16 befestigt
ist und einen von der Befestigung 16 aus frei vorspringenden biegeelastisch federnden
Schenkel 18 bildet. Letzterer ragt Über die mit dem Abkantschenkel 19 des Werkstückes
6 in Berührung stehende Fläche 20 der Abkantwange 4 hinaus und übergreift den Abkantschenkel
19 des Werkstückes 6 stirnseitig. Während des Abkantvorganges besteht Berührung
zwischen dem Werkstück 6 und der Längsdruckwange 15 dabei nur im Bereich der Längszugspannungen
unterworfenen Faserschichten Z. Mittels der Längsdruckwange 15 wird dabei eine Längsdruckkraft
P (Fig. 2 und 3) auf das Werkstück 6 übertragen, die während des Abkantvorganges
im Bereich der Längszugspannungen g z unterworfenen Faserschichten Z Druckspannungen
erzeugt. Damit wird während des Abkantvorganges ein verzögertes Ansteigen der Längszugspannungen
6 z am Werkstück erreicht und der Gefahr der Bildung von Rissen entgegengewirkt.
Die Vorrichtung ist geeignet, Abkantradien an Werkstücken herzustellen, deren Abmessungen
gegenüber bisher möglichen Radien geringer sind. Da die zusätzlich auf das Werkstück
tbertragenen Längsdruckkräfte nur in dem Bereich des Werkstückes angreifen, dessen
Fasersehichten bot Abkantvorgang Längszugspannungen unterworfen sind, wird vermieden,
daß die gleichzeitig beim Abkanten auftretenden Längsdruckspannungen der gedrückten
Faserschichten D des Werkstückes 6 unzulässig hoch ansteigen und ein übernä#iges
Ausbauchen des Materials auf der Innenseite des Werkstückes hervorgerufen wird.
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Wie aus den Fig. 1 bis 3 prinzipiell zu erkennen ist, entsteht bein
Abkantvorgang durch plastische LLRgung des Werkstttckes auf der Zugseite sowie durch
die Lage des Drehpunktes M der Abkantunge eine Eelativbewegung zwischen dem Werkstück
6 und der Abkantwange 4, wobei sich das Werkstück über das Ende der Abkantwange
hinausschiebt. Durch diese Relati#bewegung stützt sich
das Werkstück
in Richtung seiner Längserstreckung mit zunehneno der Kraft an der federnd mit der
Abkantwange 4 verbundenen Längsdruckwange 15 ab. Mit fortschreitendem Abkantvorgang
erhöhen sich damit die am Werkstück wirksamen zusätzlichen Gegendruckspannungen,
die den Längszugspannungen in den äußeren Faserschichten des Werkstückes überlagert
sind.
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Bei dea in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist mit 30 die Spannwange und mit 31 die Untere enge bezeichnet. Die
beiden Wangen spannen während des Abkantvorganges das Werkstück 6 zwischen sich
ein.
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Die Abkantwange ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit 33 bezeichnet
und liegt an dem frei über die Wangen 31 und 30 hinausragenden Abkantschenkel 19
des Werkstückes 6 an. An der Abkantwange 33 ist die fangsdruckwange 35 mittels Schrauben
37 befestigt, wobei zwischen der Längsdruckwange 35 und den Befestigungsschrauben
37 Tellerfederpakete 38 eingesetzt sind.
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In Verbindung mit den Schrauben 37 und unter Wirkung des Tellerfederpaketes
38 ist die ringgdruckwange 35 nachgiebig federnd an der Abkantwange 33 gehalten,
wobei der Vorsprung 18 der Längsdruckwange 35 das Werkstück 6 stirnseitig übergreift.
Die der Werkstückstirnseite zugewandte Fläche 39 der Längsdruckwange 35 ist um einen
Winkelbetrag geneigt gegen die Stirnfläche des Werkstücken 6 ausgeführt (Fig. 5),
so daß während des Abkantvorganges nur in den Längszugspannungen unterworfenen Bereich
des Werkstückes 6 iaängsdruckspannungen über tragen werden.
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Der Abkantvorgang erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel in der gleichen
Weise wie es bereits in der Beschreibung zum Prinzipaufbau gemäß Fig. 1 bis 3 ausgeführt
ist.