DE19859635C1 - Zerspanungspendel zur Nachbildung und Untersuchung von Formveränderungen an insbesondere metallischen Werkstücken im Zuge von Trennprozessen - Google Patents

Abstract

Es handelt sich um eine Pendelvorrichtung zur Werkstoffprüfung von insbesondere metallischen Werkstücken (1). Diese Pendelvorrichtung weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Pendelarm (2) sowie einen Probenhalter (3) für das Werkstück (1) auf. Der Pendelarm (2) dringt mit seiner Werkstückschneide (7) im Rahmen eines Pendelvorganges in das Werkstück (1) zur Ermittlung dessen Zerspanbarkeit unter Spanbildung ein. Alternativ hierzu kann das Werkstück (1) zur Beurteilung dessen Zähigkeitseigenschaften auch mittels einer an einem Hammerkopf befestigten Hammerfinne zerteilt werden, wobei Hammerkopf und Hammerfinne anstelle der Werkstückschneide (7) als Austauschaggregat am Pendelarm (2) befestigt werden. Zusätzlich ist eine durch die Bewegung des Pendelarms (2) beim Pendelvorgang auslösbare Fangvorrichtung (9) vorgesehen, welche den Pendelarm (2) nach Beendigung des Pendelvorganges festhält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pendelvorrichtung zur Werk­ stoffprüfung von insbesondere metallischen Werkstücken, mit einem Pendelarm, welcher mit seinem einen Ende um eine Schwenkachse drehbar gelagert ist und an seinem anderen Ende eine Werkstückschneide oder eine Hammerfinne aufweist, ferner mit einem Probenhalter für das Werkstück und mit einer durch die Bewegung des Pendelarms beim Pendelvorgang auslösbaren Fangvorrichtung, welche den Pendelarm nach Beendigung des Pendelvorganges festhält, wobei der Pendel­ arm mit der Werkstückschneide mit vorgegebener Schnittge­ schwindigkeit im Rahmen eines Pendelvorganges in das Werk­ stück zur Ermittlung dessen Zerspanbarkeit unter Spanbil­ dung eindringt oder das Werkstück mittels der Hammerfinne zur Beurteilung dessen Zähigkeitseigenschaften mit ein­ stellbarer Schlaggeschwindigkeit zerteilt wird.

Derartige Pendelvorrichtungen dienen in der Regel zur Nach­ bildung und Untersuchung von Formveränderungen an den vor­ genannten metallischen Werkstücken im Zuge von Trennprozes­ sen. Sie, d. h. die Pendelvorrichtung, kann auch zur Beur­ teilung der Zähigkeitseigenschaften der Werkstücke im Zuge eines Zerteilvorganges zu Rate gezogen werden.

Bei der Zerspanung handelt es sich bekanntermaßen um einen komplexen Trennprozeß bei Werkstücken, insbesondere metal­ lischen Werkstücken, also die Fertigung durch Ändern der Form des vorgenannten Werkstückes bzw. seines festen Kör­ pers. Zu diesem Zweck wird der Stoffzusammenhalt örtlich aufgehoben, wobei die Endform des Werkstückes bzw. -körpers in der Ausgangsform enthalten ist.

Zur Beurteilung der Zähigkeitseigenschaften insbesondere metallischer Werkstoffe werden regelmäßig Kerbschlag-Versu­ che mit der angesprochenen Hammerfinne durchgeführt. Im Rahmen derartiger Prüfungen kann beispielsweise der Über­ gang vom Zähbruch zum Sprödbruch bei bestimmten Temperatu­ ren ermittelt werden. Die Lage der Übergangstemperatur gilt als Vergleichsmaß für die Werkstoffzähigkeit. Beim Ver­ gleich von beispielsweise Stählen mit verschiedenen Über­ gangstemperaturen erweist sich der Werkstoff mit der höch­ sten Übergangstemperatur als der mit Blick auf Sprödbruch gefährdeste. Jedenfalls wird mittels der Pendelvorrichtung im allgemeinen die zum Durchbruch des Werkstückes ver­ brauchte Schlagenergie ermittelt. Aus dieser Schlagenergie bzw. Schlagarbeit läßt sich die Kerbschlagzähigkeit als auf den eingesetzten Prüfquerschnitt bezogene verbrauchte Schlagarbeit ermitteln.

Bei der Untersuchung der Zerspanbarkeit eines Werkstoffes formiert sich der bei der Zerspanung entstehende Span durch das Eindringen der Werkstückschneide in das Werkstück, wel­ ches sich zunächst elastisch und mit fortschreitender Schnittbewegung auch plastisch verformt. Infolge des hohen Stauchdruckes vor der Schneidkante der Werkstückschneide wird die Fließspannung des Werkstoffes in der primären Zone bzw. Scherzone überschritten. Sobald das Verformungsvermö­ gen des Werkstoffes erschöpft ist, kommt es zu der in Rede stehenden Werkstofftrennung, also zur Zerspanung. Dabei läuft der Span über eine sich bildende Spanfläche ab.

Die Zerspanbarkeit eines Werkstoffes, also sein Verhalten während des vorbeschriebenen Trennprozesses, hängt ab von seiner stofflichen Zusammensetzung, seinem Gefügeaufbau im zerspanten Bereich, der vorhergehenden Umformung/Ur-Formung sowie einer gegebenenfalls vorgenommenen Wärmebehandlung. Jedenfalls lassen sich aus Zerspanungsuntersuchungen um­ fangreiche Rückschlüsse auf Werkstoffeigenschaften ziehen.

Eine Pendelvorrichtung der eingangs beschriebenen Gestal­ tung ist durch die US 2 359 044 bekannt geworden. Hier wird eine Fangvorrichtung verfolgt, die nach Art einer Trommel­ bremse ausgestaltet ist. Diese Trommelbremse soll den Pen­ delarm im Zuge seines Zurückschwenkens festhalten.

Abgesehen davon, daß sich auf diese Weise kaum bestimmte Bremspunkte definieren lassen, ist auch die Sicherheit einer solchen Fangvorrichtung zweifelhaft. Denn es kann nicht unter allen Umständen gewährleistet werden, daß der Pendelarm beim Zurückschwenken nicht doch mit seiner Werk­ stückschneide oder Hammerfinne gegen den Probenhalter für das Werkstück schlägt.

Bei einer Vorrichtung zur Schlagzugprüfung von Werkstoffen, insbesondere Kunststoffen wird mit einem Pendelhammer gear­ beitet, welcher mit Hilfe einer Sperrklinke gleichsam fest­ gehalten wird. Folglich kann der bekannte Pendelhammer nicht frei durchschwingen, wobei auch in diesem Fall Fehl­ funktionen der Sperrklinke nicht mit letzter Sicherheit auszuschließen sind (vgl. DE 11 50 224).

Außerdem ist es bereits bekannt, mit Hilfe eines Zerspa­ nungspendels den Zerspanungsprozeß zu simulieren. Für die daraus resultierenden Pendelversuche sind die eingestellte Schnittgeschwindigkeit, die Spanungstiefe sowie der Span­ winkel der Werkstückschneide als Ausgangsparameter von ent­ scheidender Bedeutung (vgl. Hans Berns, Jingrong Liu und Werner Theisen "A New Experimental Approach to Metal Cutting", Zeitschrift für Metallkunde 87 (1996) 5, S. 418 bis 423).

Folglich wird beim Stand der Technik regelmäßig so vorge­ gangen, daß der Pendelarm nach dem Pendelvorgang und Abhe­ ben eines Spanes manuell festgehalten wird. Dabei muß gewährleistet werden, daß die Werkstückschneide nach der eigentlichen Messung nicht vollständig zurückpendelt und die Werkstückoberfläche oder die Werkstückschneide selbst beschädigt. Wie bereits beschrieben, läßt sich dies nicht mit letzter Sicherheit gewährleisten.

Aus diesem Grund wurde darüber hinaus vorgeschlagen, an der Rückseite einer Halterung für die Werkstückschneide einen Anschlag vorzusehen (vgl. Per Wallen, Staffan Jacobsen und Sture Hogmark "An Experimental Method for Studies of Inter­ mittent Cutting at Small Cutting Depths", Zeitschrift International Journal of Machine Tools Manufacture 28 (1988), S. 539-550). Dieser Anschlag wird auch als soge­ nannter "Quick-Stop" zur Untersuchung des Spanbildeprozes­ ses verwendet. Hierbei ist der Span noch mit dem Werkstück verbunden.

Demzufolge kann die hier beschriebene Vorgehensweise bei einer vollständigen Spanabhebung nicht zum Einsatz kommen, schon weil diese Abtrennung des Spanes durch den Anschlag unterbunden wird. Auch ergibt sich hierdurch eine insgesamt asymmetrische Spanfläche. - Hier will die Erfindung insge­ samt Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Pendelvorrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaus so weiter zu bilden, daß ein gleichsam automatisierter und insbesondere sicherer Betrieb ermöglicht wird. Außerdem sollen Beschädigungen einzelner Bestandteile zuverlässig vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Pendelvorrichtung zur Werkstoffprüfung von insbesondere metallischen Werkstücken vor, daß die Fangvor­ richtung als Fanghaken mit stangenartigem Hakenfuß und gabelförmigem Hakenkopf ausgebildet ist, wobei der gabel­ förmige Hakenkopf zwei Gabelarme mit Anschlagschrägen für die in seiner Warteposition hindurch pendelnde und in sei­ ner Fangposition hieran anliegende Werkstückschneide oder Hammerfinne aufweist. Vorzugsweise ist der Fanghaken um eine Achse schwenkbar gelagert.

Eine besonders ausgeklügelte Definition einzelner Stel­ lungen der Fangvor­ richtung läßt sich dann realisieren, wenn diese aus einem magnetisierbaren Material gefertigt ist und mittels eines Haltemagneten in einer Warteposition festgehalten und nach Auslösung der Fangvorrichtung federunterstützt in eine Fangposition verschwenkt wird. Demzufolge wird man die Fangvorrichtung üblicherweise aus Stahl fertigen und als Haltemagneten einen Elektromagneten einsetzen, welcher in Abhängigkeit von der Auslösung der Fangvorrichtung diese losläßt. Hieran anschließend wird die Fangvorrichtung mit­ tels einer Feder in die Fangposition verschwenkt. In der Warteposition weist die Fangvorrichtung regelmäßig eine Neigung gegenüber der Vertikalen von ca. 30° bis 60°, vor­ zugsweise ca. 45°, auf. Zur Einstellung der vorgenannten Neigung der Fangvorrichtung kann der Haltemagnet ent­ sprechend gestaltet werden. Hierzu dient eine üblicherweise vorgesehene Anlageschräge am Haltemagnet zur Aufnahme und Anlage der Fangvorrichtung.

Zur Begrenzung des Schwenkwinkels der Fangvorrichtung beim federunterstützten Verschwenken in die Fangposition weist diese im Bereich des Hakenfußes eine Anschlagnase auf. Für die Auslösung der Fangvorrichtung kann an einer Stütze für den Pendelarm ein Sensor angebracht werden. Bei diesem Sen­ sor kann es sich um einen berührungsfreien Sensor, bei­ spielsweise eine Lichtschranke oder einen magnetischen Sen­ sor handeln. Selbstverständlich sind auch andere, durch Kontakt ausgelöste, Sensoren denkbar, beispielsweise ein über einen Ausleger betätigter Schalter. Um der gesamten Pendelvorrichtung mit Stütze und Pendelarm die erforderli­ che Steifigkeit zu verleihen, wird als Werkstückschneide vorteilhafterweise eine in einer Werkzeughalterung am Pen­ delarm verkeilte Wendeschneidplatte unter Berücksichtigung eines negativen Spanwinkels eingesetzt. Diese Wende­ schneidplatte ermöglicht durch Drehen den Einsatz neuer Schneidzonen, so daß ein Komplettaustausch selten erforder­ lich ist. Durch die Wahl des negativen Spanwinkels wird ein häufiger Werkzeugbruch, bedingt durch schlagartige Bela­ stung, vermieden.

Für den Fall, daß die Pendelvorrichtung zur Beurteilung der Zähigkeitseigenschaften des Werkstückes Verwendung finden soll, ist ferner bevorzugt vorgesehen, daß die Hammerfinne an einem Hammerkopf befestigt ist, welcher als Austausch­ aggregat (bestehend zumindest aus Hammerfinne und Hammer­ kopf) anstelle der Werkzeughalterung mit Wendeschneidplatte am Pendelarm angebracht werden kann. Folglich läßt sich die Pendelvorrichtung schnell und einfach praktisch von einem Zerspanungspendel in einen Kerbschlaghammer umrüsten und umgekehrt. Diesbezüglich kann beispielsweise mit Schnell­ kupplungen zwischen Pendelarm und Werkzeughalterung bzw. Hammerkopf gearbeitet werden.

Schließlich ist der Probenhalter im allgemeinen längs-, quer- und höhenverstellbar ausgebildet, um eine feinfühlige Ausrichtung und gegebenenfalls Nachführung des Werkstückes mit dem Probenhalter im Vergleich zur pendelnden Werkstück­ schneide oder zur hin- und herbewegten Hammerfinne zu ge­ währleisten. Dabei kommt der Höhenverstellbarkeit das Hauptgewicht zu, weil sich hierüber beispielsweise die Spantiefe variieren läßt. - Für den Fall, daß Kerbschlag­ versuche durchgeführt werden sollen, muß natürlich der Probenhalter gegebenenfalls modifiziert werden, und zwar überlicherweise dergestalt, daß das zu untersuchende Werk­ stück frei zwischen zwei Widerlagern aufgelegt wird und so­ mit von der Hammerfinne problemlos zerteilt werden kann. Selbstverständlich wird hierbei die vorbeschriebene Ver­ stellbarkeit in Längs-, Quer- und Höhenrichtung beibehal­ ten.

Dadurch, daß der Pendelarm in verschiedenen Winkel gegen­ über der Vertikalen fixierbar ist, lassen sich problemlos unterschiedliche Schnittgeschwindigkeiten beim Zerspanen oder wählbare Schlagenergien beim Kerbschlagen einstellen.

Im Rahmen der Erfindung wird folglich eine Pendelvorrich­ tung zur Werkstoffprüfung von insbesondere metallischen Werkstücken zur Verfügung gestellt, welche nach dem Pendel­ vorgang unter Spanabhebung am Werkstück oder Zerteilung des Werkstückes den Pendelarm praktisch automatisch festhält, so daß ein Zurückpendeln unterbunden wird. Folglich sind Beschädigungen des Werkstückes, des Probenhalters, der Werkstückschneide oder der Hammerfinne zuverlässig ausge­ schlossen. Dies ist von besonderer Bedeutung, damit das Werkstück bzw. seine Oberfläche im Rahmen einer weiteren Untersuchung (z. B. für die Bestimmung der Rauhtiefe) be­ schädigungsfrei zur Verfügung gestellt werden kann. Im üb­ rigen ist die Spanfläche idealerweise symmetrisch ausge­ führt, weil der Pendelvorgang während des Eindringens der Werkstückschneide in das Werkstück nicht behindert wird. Die Form der Spanfläche läßt dabei Rückschlüsse auf die Steifigkeit des gesamten Zerspanungspendels zu, wie in der Figurenbeschreibung näher erläutert wird.

Weiter ist als Vorteil erwähnenswert, daß durch die gleich­ sam automatisch betriebene Fangvorrichtung die Sicherheit bei der Werkstückuntersuchung enorm gesteigert ist. Insbe­ sondere kann die gesamte Pendelvorrichtung (mit durchsich­ tigem Kunststoff) verkleidet werden, so daß Verletzungen und/oder Fehlbedienungen praktisch ausgeschlossen sind. Immer ist durch die automatische Auslösung des Haltemagne­ ten über den an der Stütze angebrachten Sensor gewährlei­ stet, daß der Pendelarm nicht unkontrolliert zurückpendeln kann. Nach Beendigung des Versuches läßt sich die Fangvor­ richtung bzw. der Fanghaken problemlos wieder an den Halte­ magneten in seiner Warteposition anlegen, so daß das Zer­ spanungspendel oder der Kerbschlaghammer für einen weiteren Versuch vorbereitet werden kann. Hierin sind die wesentli­ chen Vorteile der Erfindung zu sehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläu­ tert; es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Pendelvorrichtung in der Aus­ führungsform als Zerspanungspendel in schemati­ scher Ansicht,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 bei ge­ fangenem, d. h. in Fangposition befindlichem, Pen­ delarm,

Fig. 3 die Fangvorrichtung in schematischen Ansichten,

Fig. 4a die in das Werkstück eindringende Werkstück­ schneide beim Zerspanen,

Fig. 4b das Zerspanungspendel nach den Fig. 1 und 2 in schematischer Ansicht,

Fig. 5 eine mit dem erfindungsgemäßen Zerspanungspendel aufgenommene Meßkurve, welche die Spanenergie in J/g über dem Spangewicht in g zeigt und

Fig. 6a, 6b verschiedene ausgebildete Spanflächen.

In den Figuren ist ein Zerspanungspendel zur Nachbildung und Untersuchung von Formveränderungen an insbesondere me­ tallischen Werkstücken 1 im Zuge von Trennprozessen ge­ zeigt. Dieses Zerspanungspendel weist in seinem grundsätz­ lichen Aufbau einen Pendelarm 2, einen Probenhalter 3 für das Werkstück 1 sowie eine Stütze 4 und schließlich eine Grundplatte 5 auf. Der Pendelarm 2 ist mit seinem einen Ende um eine Schwenkachse 6 an der Stütze 4 drehbar gela­ gert. An seinem anderen Ende ist eine Werkstückschneide 7 vorgesehen, welche im Zuge eines Pendelvorganges in das Werkstück 1 zur Ermittlung dessen Zerspanbarkeit unter Spanbildung eindringt. Hierzu sei insbesondere auf Fig. 4a verwiesen, wo die Werkstückschneide 7 mit dem sich am Werk­ stück 1 bildenden Span 8 im Detail dargestellt ist. Man er­ kennt, daß im Rahmen der Erfindung mit einem negativen Spanwinkel γ gearbeitet wird.

Die dargestellte und als Zerspanungspendel ausgeführte Pen­ delvorrichtung läßt sich problemlos in ein Pendelschlagwerk bzw. einen Kerbschlaghammer umrüsten, um Prüfungen zur Kerbschlagzähigkeit der Werkstücke 1 vornehmen zu können. Zu diesem Zweck läßt sich die beschriebene Werkstück­ schneide 7 mit Wendeschneidplatte 7a und Werkzeughalterung 7b gegen eine nicht dargestellte Hammerfinne an einem Ham­ merkopf austauschen. Dieses Austauschaggregat aus Hammer­ finne und Hammerkopf wird für den Fall dieses Verwendungs­ zweckes anstelle der beiden vorgenannten Bauteile (Werkzeughalterung 7b und Wendeschneidplatte 7a) am Pen­ delarm 2 angebracht. Dies ist jedoch nicht weiter darge­ stellt, da das Ausführungsbeispiel den Einsatz der Pendel­ vorrichtung als Zerspanungspendel beschreibt.

Grundsätzlich ist bei beiden Varianten eine durch die Bewe­ gung des Pendelarms 2 beim Pendelvorgang auslösbare Fang­ vorrichtung 9 vorgesehen, welche den Pendelarm 2 nach Been­ digung des Pendelvorganges festhält, wie insbesondere die Fig. 2 deutlich macht. Anhand der vorgenannten zeichneri­ schen Darstellung sowie der Fig. 3 erkennt man, daß die Fangvorrichtung 9 als um eine Achse A schwenkbar gelagerter Fanghaken 9 mit stangenartigem Hakenfuß 9a und gabelförmi­ gem Hakenkopf 9b ausgebildet ist. Dieser gabelförmige Ha­ kenkopf 9b weist zwei Gabelarme 10 mit Anschlagschrägen 11 für die an den Gabelarmen 10 in Fangposition anliegende Werkstückschneide 7 oder die (nicht gezeigte) Hammerfinne auf.

Vorliegend bilden die beiden Gabelarme 10 eine gleichsam zylindrische Bohrung für die in Warteposition hindurch pen­ delnde, ebenfalls im wesentlichen zylindrisch ausgeführte, Werkstückschneide 7. Diese besteht im Detail entsprechend der Fig. 4a aus der Wendeschneidplatte 7a und der Werk­ zeughalterung 7b am Pendelarm 2. Dabei ist die Wende­ schneidplatte 7a in der Werkzeughalterung 7b verkeilt. Im Zuge dieser Verkeilung wird der bereits angesprochene negative Spanwinkel γ eingestellt.

Die Fangvorrichtung 9 ist aus einem magnetisierbaren Mate­ rial, beispielsweise Stahl, gefertigt. Auf diese Weise kann die Fangvorrichtung 9 mittels eines Haltemagneten 12 in der Warteposition festgehalten werden, wie sie in Fig. 1 darge­ stellt ist. Bei dem Haltemagneten 12 handelt es sich um einen Elektromagneten, welcher die Fangvorrichtung 9 bzw. den Fanghaken 9 gezielt festhalten und loslassen kann. Nach Auslösung der Fangvorrichtung 9 wird diese federunterstützt in die Fangposition verschwenkt, wie sie in Fig. 2 zu er­ kennen ist. In der Warteposition gem. Fig. 1 weist die Fangvorrichtung 9 eine Neigung α gegenüber der Vertikalen V von ca. 30 bis 60° auf. Nach dem Ausführungsbeispiel be­ trägt α ca. 45°. Um die vorgenannte Neigung α einstellen zu können, besitzt der Haltemagnet 12 eine entsprechend ge­ staltete Anlageschräge 13. Diese Anlageschräge 13 ist folg­ lich um den gleichen Winkel α = 45° gegenüber der Vertika­ len V geneigt.

Im Bereich des Hakenfußes 9a ist an der Fangvorrichtung 9 eine Anschlagnase 14 zur Begrenzung des Schwenkwinkels β bei federunterstütztem Verschwenken in die Fangposition vorgesehen. Nach dem Ausführungsbeispiel entspricht die Neigung α dem Schwenkwinkel β, d. h. es gilt α = β. Diese einzelnen Winkelverhältnisse sind insbesondere in Fig. 1 zu erkennen.

Aus der Fig. 4b ergibt sich, daß der Pendelarm 2 zur Varia­ tion der Pendelgeschwindigkeit bzw. Schnittgeschwindigkeit in verschiedenen Höhen h₁ (und damit mit unterschiedlichen Winkeln δ gegenüber der Vertikalen V, beispielsweise δ = 60°, 90° oder 120°) festgehalten und dann losgelassen wer­ den kann. Nach dem Eindringen der Werkstückschneide 7 in das Werkstück 1 erreicht der Pendelarm 2 eine Höhe h₂ - ge­ messen jeweils gegenüber der Grundplatte 5. Aus beiden vor­ genannten Höhen bzw. Abständen h₁ und h₂ läßt sich die be­ nötigte Schnittarbeit bzw. Spanenergie wie folgt ableiten:

ΔE = mg (h₁ - h₂),

mit m der Masse des Pendelarms 2 (zuzüglich gegebenenfalls zusätzlich vorgesehener Gewichte).

Für den Fall, daß die gezeigte Pendelvorrichtung nicht als Zerspanungspendel, sondern als Pendelschlagwerk eingesetzt wird, läßt sich in gleicher Weise wie zuvor beschrieben, die beim Zerteilen des Werkstückes 1 verbrauchte Schlagar­ beit ΔE ermitteln. Wenn man nun noch den Prüfquerschnitt Q des Werkstückes 1 kennt, so läßt sich aus dieser Schlag­ arbeit ΔE und dem vorgenannten Querschnitt Q die Kerb­ schlagzähigkeit a_k wie folgt berechnen:

a_k = ΔE/Q.

Zur Auslösung der Fangvorrichtung 9 ist ein Sensor 15 vor­ gesehen, welcher an der Stütze 4 angebracht ist. Bei diesem Sensor 15 kann es sich um eine Lichtschranke oder um einen magnetischen Sensor handeln, welcher auf den ebenfalls aus magnetisierbarem Material, z. B. Stahl, gefertigten Pen­ delarm 2 reagiert. Dieser Sensor 15 ist zusammen mit nicht explizit dargestellten Drehwinkelsensoren zur Erfassung der Höhen h₁, h₂ insgesamt an eine ebenfalls nicht gezeigte Steuer- und Auswerteeinrichtung angeschlossen. Diese ermög­ licht eine Erfassung der vorgenannten Abstände h₁, h₂ ebenso wie der Position des Pendelarms 2 bzw. sein Passie­ ren des Sensors 15. Sobald dies geschieht, gibt die Steuer­ vorrichtung einen Befehl an den Haltemagneten 12, und zwar dergestalt, daß die Fangvorrichtung 9 losgelassen wird. Durch die am Hakenfuß 9a und der Grundplatte 5 angebrachte und im wesentlichen in Richtung einer Horizontalen H wir­ kende Feder 16 wird die Fangvorrichtung 9 in die Fangposi­ tion verschwenkt (vgl. Fig. 2). Um eine exakte Positionie­ rung und gegebenenfalls Nachführung des Werkstückes 1 zu erreichen, ist der Probenhalter 3 nach dem Ausführungsbei­ spiel sowohl in Längs-, Quer- als auch Höhenrichtung ver­ stellbar ausgeführt. Dies kann entweder mittels manuell zu betätigender Spindeln oder automatisch mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung erfolgen.

Aus den in den Fig. 6a und 6b dargestellten Spanflächen am Werkstück 1 läßt sich ableiten, ob das dargestellte Zerspa­ nungspendel eine ausreichende Steifigkeit besitzt. Wenn dies der Fall ist, so weist die Spanfläche die in Fig. 6a dargestellte ideale Linsenform auf. Bei nicht ausreichend versteifter Vorrichtung ergeben sich Spanflächen, wie sie beispielhaft in Fig. 6b gezeigt sind. Der jeweils abgeho­ bene Span 8 wird nach Beendigung des Versuches gewogen und zu der zuvor ermittelten Spanenergie ΔE ins Verhältnis ge­ setzt. Die hieraus errechnete spezifische Spanenergie (in J/g) hängt von dem Gewicht des jeweiligen Spanes 8 bei einer Stahlsorte 9 SMn 28 in der in Fig. 5 dargestellten Art und Weise ab. Anhand dieser Darstellung läßt sich er­ kennen, daß die Spanarbeit bzw. die spezifische Spanenergie oberhalb eines Spangewichtes von ca. 0,04 g nur noch ge­ ringfügig abnimmt. Jedenfalls lassen sich unter Rückgriff auf Modellvorstellungen Einflüsse einzelner zugesetzter (Legierungs-)Elemente zur Verbesserung der Zerspanbarkeit aus derartigen Zusammenhängen ablesen.

Claims (10)

1. Pendelvorrichtung zur Werkstoffprüfung von insbesondere metallischen Werkstücken (1),

• - mit einem Pendelarm (2), welcher mit seinem einen Ende um eine Schwenkachse (6) drehbar gelagert ist und an seinem anderen Ende eine Werkstückschneide (7) oder eine Hammerfinne aufweist, ferner
• - mit einem Probenhalter (3) für das Werkstück (1), und
• - mit einer durch die Bewegung des Pendelarms (2) beim Pendelvorgang auslösbaren Fangvorrichtung (9), welche den Pendelarm (2) nach Beendigung des Pendelvorganges festhält,

wobei der Pendelarm (2) mit der Werkstückschneide (7) mit vorgegebener Schnittgeschwindigkeit im Rahmen eines Pendel­ vorganges in das Werkstück (1) zur Ermittlung dessen Zer­ spanbarkeit unter Spanbildung eindringt oder das Werkstück (1) mittels der Hammerfinne zur Beurteilung dessen Zähig­ keitseigenschaften mit einstellbarer Schlaggeschwindigkeit zerteilt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Fangvorrichtung (9) als Fanghaken (9) mit stangenartigem Hakenfuß (9a) und gabelförmigem Hakenkopf (9b) ausgebildet ist, wobei
der gabelförmige Hakenkopf (9b) zwei Gabelarme (10) mit Anschlagschrägen (11) für die in seiner Warteposition hindurch pendelnde und in seiner Fangposition hieran anliegende Werkstückschneide (7) oder Hammerfinne aufweist.

2. Pendelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Fanghaken (9) um eine Achse (A) schwenkbar gelagert ist.

3. Pendelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fangvorrichtung (9) aus einem magnetisierbaren Material gefertigt ist und mittels eines Haltemagneten (12) in einer Warteposition festgehalten und nach Auslösung der Fangvorrichtung (9) federunterstützt in die Fangposition verschwenkt wird.

4. Pendelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fangvorrichtung (9) in der Warteposition eine Neigung (α) gegenüber der Vertikalen (V) von ca. 30° bis 60°, vorzugsweise ca. 45°, aufweist, wobei zur Einstellung der Neigung (α) der Fangvorrichtung (9) der Haltemagnet (12) mit einer entsprechend gestalteten Anlage­ schräge (13) ausgerüstet ist.

5. Pendelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fangvorrichtung (9) im Be­ reich des Hakenfußes (9a) eine Anschlagnase (14) zur Be­ grenzung des Schwenkwinkels (β) beim federunterstützten Verschwenken in die Fangposition aufweist.

6. Pendelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Auslösung der Fangvorrichtung ein an einer Stütze (4) für den Pendelarm (2) angebrachter Sensor (15) vorgesehen ist.

7. Pendelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß als Werkstückschneide (7) eine in einer Werkzeughalterung (7b) am Pendelarm (2) verkeilte Wendeschneidplatte (7a) unter Berücksichtigung eines nega­ tiven Spanwinkels (γ) eingesetzt wird.

8. Pendelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hammerfinne an einem Hammer­ kopf befestigt ist, welcher als Austauschaggregat anstelle der Werkzeughalterung (7b) mit Wendeschneidplatte (7a) am Pendelarm (2) angebracht werden kann.

9. Pendelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Probenhalter (3) längs-, quer- und höhenverstellbar ausgebildet ist.

10. Pendelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Pendelarm (2) in verschie­ denen Winkeln (δ) gegenüber der Vertikalen (V) zur Einstel­ lung unterschiedlicher Schnitt- oder Schlaggeschwindig­ keiten fixierbar ist.