DE19621536A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stahlprofilen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von StahlprofilenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 3.
Zur Herstellung von präzisen stabförmigen Führungselementen für transla
torische Bewegungen wie z. B. Linearführungen für Werkzeugmaschinen wer
den Spezialprofile aus Stahl als Vorprodukt verwendet. In der Regel werden
diese Profile durch die Kombination von Warmformgebung (z. B. Warmwalzen)
und anschließender Kaltformgebung (z. B. Kaltziehen) hergestellt.
Für die Endfertigung der Führungselemente, d. h. für das spätere Maschi
nenelement ist von Bedeutung, daß bei Anwendung nicht aufkohlender Härte
verfahren der Kohlenstoffgehalt der Randzonen der Profilfunktionsbereiche
jenem der vorgegebenen Werkstoffzusammensetzung entspricht. Nur so kann
eine optimale Härteannahme gewährleistet werden, die für die Lebensdauer
der fertigen Führungselemente von ausschlaggebender Bedeutung ist.
Entsprechend dem vorliegenden Stand der Technik kann aufgrund der geforder
ten Entkohlungsfreiheit in den Funktionsbereichen des Profils bei der Warm
formgebung allein auf die Technik der konduktiven oder induktiven Schneller
wärmung zurückgegriffen werden, da mit Vollverbrennung arbeitende Gaser
wärmöfen nicht akzeptable Entkohlungstiefen verursachen.
Trotz der Anwendung der elektrischen Schnellerwärmung wird die geforderte
Entkohlungsfreiheit am Vorprodukt nicht erreicht. Sie muß im Rahmen der
Endfertigung z. B. beim Anwender bzw. Kunden durch den spanabhebenden
Prozeß des Profilschleifens eingestellt werden. Dieser Arbeitsgang ist um so
kosten- und zeitaufwendiger, je größer die entkohlte Randzone des Profils ist.
Zur Reduzierung der Stärke der selbst bei elektrischer Schnellerwärmung ent
stehenden Entkohlungszone, kann entsprechend dem Stand der Technik am
warm geformten Profil eine kohlenstoffzuführende thermochemische Behand
lung mittels der Technik der C-Pegel-Regelung durchgeführt werden. Solche
Behandlungen erfordern kostenintensive Spezialanlagen und können darüber
hinaus in der äußersten Randzone der Profile die Erscheinung der Korngren
zenoxidation zeigen. Diese in der Regel dünne Zone muß spanabhebend abge
tragen werden.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, im Rahmen des vorge
schlagenen Verfahrens bei der Herstellung der betrachteten Profilprodukt
gruppe die Kombination von Warmformgebung, spanabhebender Formgebung
und Kaltformgebung als Verfahrenskombination in der Weise zu kombinieren,
daß die kosten- und zeitaufwendige Nachbearbeitung beim Anwender bzw.
Kunden im wesentlichen entfällt.
Mittels dieser Verfahrenskombination können gegenüber dem heutigen Stand
der Technik folgende Vorteile erreicht werden, nämlich die Anwendung der
elektrischen Schnellerwärmung zur Minimierung der Entkohlung ist nicht län
ger unabdingbar notwendig. Auch die Verwendung der in der Umformtechnik
starker verbreiteten Erwärmung mittels gasbefeuerter Öfen ist unproblema
tisch. Durch die sich an die Warmformgebung anschließende zweite Stufe der
vorgeschlagenen Verfahrenskombination der spanabhebenden Formgebung
wurde die entkohlte Randzone des Profils entfernt und es entsteht eine völlige
Entkohlungsfreiheit des Produkts ohne sonstige ungünstige Gefügezustände.
Für die Endfertigung bedeutet dies, daß der kosten intensive Schleifprozeß im
wesentlichen auf die Funktion der erforderlichen Konturglättung zurückgeführt
werden kann. Darüber hinaus werden bei der spanabhebenden Formgebung
speziell ausgebildete Formmesser angewendet, die eine Profilkontur erzeugen,
die konform ist, mit der sich aus der Kalibrierung des Kaltformgebungsprozes
ses (Kaltziehen) als notwendig ergebenden Querschnittsausbildung
und -abfolge.
Außerdem ist die spanabhebende Formgebung in Verfolgung der erfindungs
gemäßen Aufgabenstellung verfahrens- und anlagentechnisch so ausgestaltet,
daß sie im Gegensatz zum konventionellen Fräsprozeß eine vielfach kürzere
Bearbeitungsdauer der Profile zu erreichen gestattet. Damit wird die Voraus
setzung für die anlagentechnische Kornbination von spanabhebender Formge
bung und Kaltformgebung auch unter betriebswirtschaftlichen Voraussetzun
gen möglich. Im Gegensatz zu der dem Stand der Technik entsprechenden
Kombination von Warmformgebung und Kaltformgebung ergibt sich durch das
erfindungsgemäße Verfahren zudem der Vorteil, daß die in der Stufe der Warm
formgebung erzeugten Profile durch die spanabhebende Formgebung maßlich
eingeengt und über die Profillänge vergleichmäßigt werden. Das hat zur Folge,
daß in der Stufe der Kaltformgebung durch höhere Prozeßgeschwindigkeiten
deutliche betriebswirtschaftliche Vorteile erreicht werden können.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Stufe der Warm
formgebung frei gewählt werden, sowohl warmgewalzte Vorprofile unter Be
nutzung gaserwärmter Walzwerksöfen als auch stranggepreßte Vorprofile un
ter Benutzung gasbefeuerter Erwärmöfen können in die Verfahrenskette einbe
zogen werden.
Die Fertigungsstufe der spanabhebenden Formgebung ist entsprechend der
vorliegenden Aufgabenstellung so ausgestaltet, dar folgende unverzichtbare
Kriterien erfüllt werden:
- a) Dem spanabhebend zu bearbeitenden warmgeformten Profilstab ist trotz Vorrichtens eine gewisse Ungradheit und Verdrehung um die Längsachse zu eigen, die aus Kostengründen nicht unter ein bestimmtes Maß ge bracht werden können. Das zur Anwendung gelangende spanabhebende Verfahren muß so ausgestaltet sein, daß durch zwangsführende an lagentechnische Maschinenelemente der Profilstab im Bearbeitungs bereich prozeßsicher und definiert so zu den Bearbeitungswerkzeugen positioniert wird, daß eine verwendungsfähige Kontur entsteht.
- b) Zur Sicherstellung eines betriebswirtschaftlich notwendigen hohen Anlagendurchsatzes (Menge/Zeiteinheit) muß die Zerspanungsvor richtung Bearbeitungsgeschwindigkeiten erlauben, die um ein Viel faches oberhalb konventioneller Fräsoperationen liegen. Zudem ist eine hohe Durchsatzgeschwindigkeit unabdingbar notwendig, um den Verfahrensschritt der spanabhebenden Bearbeitung mit dem nach folgenden Verfahrensschritt der Kaltumformung auch anlagen technisch kombinieren, d. h. verketten zu können.
- c) Die geometrische Ausgestaltung der Bearbeitungswerkzeuge (Formmesser) muß derart sein, daß durch den Schritt der span abhebenden Fertigung eine Kontur erzeugt wird, die sich nahtlos in die Kalibrierungsabfolge "Warmformgebung/Kaltformgebung" einfügt. Kalibrierungstechnisch muß die durch die spanabhebende Fertigung erzeugte Profilkontur jener gleichkommen, die bei der konventionellen Verfahrensweise dem ersten oder weiterer Vorzüge (Verformungsschritte) der Kaltumformung (Kaltziehen) entspricht.
Die unter a) bis c) genannten Kriterien für die Fertigungsstufe der spanabhe
benden Formgebung können entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren
durch die im Anspruch 3 angegebene Vorrichtung, die eine spezielle Hochlei
stungsfräsanlage beinhaltet, realisiert werden, welche die Profilstäbe im
Durchlauf spanabhebend definiert bearbeitet und anhand der Zeichnung näher
erläutert ist.
Die Hochleistungsfräsanlage 1 besteht dabei aus einer Zuführ- und Positio
niervorrichtung 2 für die warmvorgeformten Stahlprofile 3, einer ersten Profil
meßvorrichtung 4, an die sich eine erste positionierbare Bearbeitungsstation 5
mit Zwangsführungen 6 und einer Konturfrässcheibe 7 mit Gegenhalter 8 an
schließt. In Durchlaufrichtung A dahinter ist eine zweite Profilmeßvorrichtung 9
angeordnet, an die sich eine zweite positionierbare Bearbeitungsstation 10 mit
einer zweiten Konturfrässcheibe 11, die die Gegenseite der zuerst gefrästen
Seite des Stahlprofils 3 fräst, mit Zwangsführungen 12 und Gegenhalter 13 an
schließt. Schließlich ist hinter dieser zweiten Bearbeitungsstation 10 noch eine
Ausziehvorrichtung 14 angeordnet, an die sich die Stufe der Kaltformgebung
durch Kaltziehen, die nicht dargestellt ist, anschließt.
Mittels der Hochleistungsfräsanlage 1 werden die Stahlprofile 3 im Durchlauf
an den vorbestimmten Funktionsflächen mittels Formmessern entsprechend
der vorgegebenen Querschnittsauslegung gefräst, so daß eine metallisch
blanke und entkohlungsfreie Profiloberfläche entsteht. Die integrierten Profil
meßvorrichtungen 4 und 9 haben die Aufgabe, den in die jeweilige Bearbei
tungsstation 5, 10 einlaufenden Profilquerschnitt zu vermessen und die Bear
beitungsstationen 5, 10 so anzustellen, daß die gewünschte Profilmaßlichkeit
sichergestellt wird.
Aufgrund der erreichbaren Durchlaufgeschwindigkeit durch die Hochleistungs
fräsanlage 1 können die Verfahrensschritte "spanabhebende Formgebung"
und "Kaltformen" (Kaltziehen) anlagentechnisch miteinander verkettet werden,
so daß weitere Handlingsoperationen entfallen.
Claims (6)
1. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stahlprofilen durch die
Kombination von Warmformgebung und anschließender Kaltformge
bung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stufe Warmform
gebung und Kaltformgebung eine spanabhebende Bearbeitungsstufe
vorgesehen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die span
abhebende Bearbeitungsstufe durch Konturfräsen gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die span
abhebende Bearbeitungsstufe durch Formhobeln gebildet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen
1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stufe Warmform
gebung und Kaltformgebung eine Hochleistungsfräsanlage (1) mit
zwei Bearbeitungsstationen (5, 10), die zwei gegenüber und hinter
einander versetzt angeordnete Konturfrässcheiben (7, 11) mit Zwangs
führungen (6, 12) und Gegenhalter (8, 13) beinhalten, integriert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der
ersten Bearbeitungsstation (5) eine Zuführ- und Positioniervorrichtung
(2) mit einer nachgeschalteten Profilmeßvorrichtung (4) angeordnet ist,
wobei eine zweite Profilmeßvorrichtung (9) zwischen der ersten (5) und
zweiten Bearbeitungsstation (10) und hinter dieser (10) eine Auszieh
vorrichtung (14) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Stufe Warmformgebung und Kaltformgebung eine
Formhobelanlage mit Spanntisch und Formhobeln angeordnet ist.
Priority Applications (1)
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DE4001524C2 (de) * | 1989-01-19 | 1993-07-08 | Armco Inc., Middletown, Ohio, Us |
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1996
- 1996-05-29 DE DE1996121536 patent/DE19621536C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE19621536C2 (de) | 1999-06-24 |
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