DE2647407C2

DE2647407C2 - Verfahren zum Herstellen eines flachen profilierten Metallbandes

Info

Publication number: DE2647407C2
Application number: DE19762647407
Authority: DE
Inventors: Eugene Hamden Conn. Shapiro; Warren F. Branford Conn. Smith; Joseph New Haven Conn. Winter
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1975-12-19
Filing date: 1976-10-20
Publication date: 1983-05-11
Also published as: DE2647407A1; BE849551A; AU501959B2; FR2335294A1; CA1057235A; CH618114A5; GB1532549A; IT1074748B; JPS5278190A; AU1751476A; FR2335294B1; SE7614257L

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines flachen profilierten Metallbandes mit wenigstens zwei unterschiedliche Dickenabmessungen aufweisenden Bereichen, wobei das Metallband unter Vorspannung durch eine stationäre Hobelvorrichtung gezogen wird.

In vielen Anwendungsfällen wie bei der Herstellung von Kupferstreifen als elektrische Verbinder u. dgl. ist es notwendig, verschiedene Stärken in einem Metallstreifen vorzusehen. Bisher wurden Fräsverfahren angewendet, um die gewünschten unterschiedlichen Stärken herzustellen. Derartige Verfahren sind indessen sehr zeitraubend und erzeugen ungünstige Formen von Abfall bzw. Spänen.

In der FA-PS 15 88 496 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eir~,s profilierten Metallbandes beschrieben, wobei das zu bearbeitende Band von einer Vorratsrolle unter Vorspannung an einem Hobelwerkzeug vorbei auf eine Haspel gezogen wird. Es ist dieser Druckschrift indessen kein Hinweis auf eine maximal mögliche Werkstoffabtragung an einer Breitseite des Bandes zu entnehmen, obwohl als Werkstoff Kupfer eingesetzt wird, das zu elektrischen Kontakten verarbeitet werden soll und bei der Kaltverformung versprödungsempfindlich wird.

Ein Verfahren zur spanabhebenden Metallbearbeitung, wobei das Werkstück während der Bearbeitung einer von außen aufgebrachten bis in die Nähe der Streckgrenze gehenden Vorspannung unterworfen ist, ist durch die DE-AS 12 69 454 bekanntgeworden. Dort ist ausgeführt, daß durch dieses Vorgehen die vom Werkzeug zusätzlich zum Überwinden des Scherwiderstandes in der Scherebene aufzubringende Kraft vermindert wird. Es wird bei diesem bekannten Verfahren eine zusätzliche Spannung unabhängig von der durch die Spanabhebung aufzubringende Bearbeitungskraft am Werkstück angelegt, was einen entsprechenden zusätzlichen Aufwand erfordert

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines flachen profilierten Metallbandes anzugeben, mit welchem unter Erreichen eines maximal möglichen Zerspanungsquerschnittes mit einfachen Mitteln eine Werkstoffversprödung durch diese Bearbeitung vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Bearbeitung unter einer Vorspannung des Metallbandes knapp unterhalb der Streckgrenze des '65 Bandmaterials diese Vorspannung durch Einstellung des zu zerspanenden Querschnittes am Werkzeug aufgebracht wird.

Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß unter Ausnutzung einer verminderten Zerspanungskraft eine Versprödung des zu bearbeitenden Werkstoffs vermieden wird.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 perspektivisch eine Hobelvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Hobelvorrichtung nach Fig. 1.

F i g. 3,4 bzw. 5 Metallbandformen mit verschiedenen Stärken.

Bei dem Verfahren wird ein Metallband von rechteckigem Querschnitt unter Beibehaltung einer Vorspannung durch eine Hobelvorrichtung gezogen, deren Werkzeug in die Oberfläche des Metallbandes eingreift, um das entsprechende Profil auszubilden. Das Verfahren kann kontinuierlich durchgeführt werden, um Oberflächenabnahmen zu erzielen, die auf einen Bereich begrenzt sind, der 5 bis 50% und vorzugsweise 10 bis 40% der Gesamtoberfläche entspricht Das zerspante Volumen des Metallbandes reicht von 10 bis etwa 60% und vorzugsweise von 15 bis etwa 50%. Dabei wird das zerspante Volumen im Verhältnis zu der gemessenen Änderung der Querschnittsfläche des Metallbandes gemessen. Das so behandelte Metallband weist abschließend gleichförmig gehobelte Oberflächen auf.

Das Hobelwerkzeug ist in zwei Beziehungen einstellbar, so daß ein maximaler Materialabtrag möglich wird, der als volumenmäßiger Abtrag gemessen wird. Der maximale Volumenabtrag pro Arbeitsschritt ist im wesentlichen bestimmt durch das Verhältnis zu der Streckgrenze des Metallbandes und wird in Beziehung gesetzt zu der Querschnittsgestalt des gewünschten Endproduktes. Nachdem dies bestimmt worden ist, wird die Vorrichtung eingestellt um den gewünschten Abtrag zu erreichen.

In F i g. 1 ist eine bei dem Verfahren verwendbare und kontinuierlich arbeitende Voivichtung gezeigt Die Vorrichtung 10 weist ein stabförmiges Hobelwerkzeug Il auf, dessen Kante 12 auf der Oberfläche des Metallbandes M angeordnet ist Die Schneidkante 12 weist dabei eine Form 13 auf, deren Gestalt als Schablone für die endgültige Oberflächenausbildung des Metallbandes dient

Nach Fig. I ist das Hobelwerkzeug 11 von einem einstellbaren Werkzeughalter 14 mit einer Werkzeugeinspannung getragen, die an einem verstellbaren Gehäuse 16 vorgesehen ist Das Gehäuse 16 ist an einer flachen Auflagefläche mit Hilfe einer Basis 17 befestigt die mit einem tunnelartigen Kanal für die Führung des Metallbandes M versehen ist Das Gehäuse 16 weist weiterhin eine horizontale Feineinstellung 18 und eine vertikale Feineinstellung 19 auf, die jeweils durch kalibrierte Spindeln auf Schlittenführungen verschiebbar und zusätzlich zu einer Grobeinstellung vorgesehen sind, welche die Werkzeugaufspannung 15 aufweist die in Führungen 21 geführt ^;st Wenn eine geeignete vertikale Stellung grob eingestellt ist, wird die Werkzeugaufspannung 15 durch Anziehen der Schraube 22 gegen das Hobelwerkzeug 11 fixiert wobei eine (nicht gezeigte) hintere Platte der Werkzeugaufspannung 15 mit den Führungen 21 eingreift. Danach wird eine Feineinstellung der horizontalen und vertikalen Position vorgenommen.

Die Einstellung der Schnittiefe bzw. des maximalen Materialabtrages wird unter Bezugnahme auf die

Streckgrenze des Metallbandes und dessen gewünschte besondere Gestalt bestimmt. Zusätzlich zu den Einstellungen der vertikalen und horizontalen Position des Hobelwerkzeuges wird eine weitere Einstellung vorgenommen, die sich auf den Spanwinkel« der Werkzeugkante bezieht Es wurde gefunden, daß bei Überschreitung eines bestimmten kritischen Spanwinkels eine Kontrolle der Dicke des fertigen Metallbandes nicht mehr möglich ist Ein den kritischen Wert übersteigender Spanwinkei veranlaßt das Werkstück oft am Werkzeug hochzuwandern, und zwar mit dem Resultat daß zuviel Material abgetragen wird. Der bei dem vorliegenden Verfahren nützliche Spanwinkel liegt zwischen 2^l/₂ und 25° und vorzugsweise zwischen 5 und 18°.

Nach Einstellen des Hobelwerkzeuges il wird das Materialband 11 an der Werkzeugkante 12 mit der erforderlichen Kraft vorbeigezogen, um den Hobelwiderstand am Werkzeug zu überwinden. Dabei wird das Metallband M abgestützt und auch von der ebenen Auflagefläche geführt welche den Werkstückhalter 14 abstützt, so daß ein seitliches Auswandern des Metallbandes während des Hobelvorganges vermieden ist

Beispiel I

Proben einer Legierung C₁DA 260, bestehend aus im wesentlichen 70% Kupfer und 30% Zink sowohl geringer als auch großer Härte wurden durch Hobeln bearbeitet um ein Produkt herzustellen, das den in F i g. 3 gezeigten Querschnitt aufweist Es wurde eine Vorrichtung mit einem Hobelwerkzeug, einer Bandführung und einer Abwickel- und Äufwickelspule verwendet Die Abwickelspule wurde belastet um eine

ίο Vorspannung in dem Metallband zu schaffen. Es wurden zunehmend größere Abtragungen vorgenommen, bis ein Nachgeben des Materials auftrat; die Abtragmenge wurde an diesem Punkt gemessen. Die Proben bestanden aus einem flachen Metallband, das 3,055 · 033 cm maß. Der Querschnitt nach F i g. 3 weist einen Oberflächenabtrag von etwa 29% und einen Volumenabtrag von 26,5% auf. Die geneigte Kante, die den Trog definiert weist einen Winke? von 45° auf, und die Gesamttiefe des Schnittes beträgt 0,107 cm. Die Ergebnisse sind in Tabelle I wiedergegeben. Unterschiede in der maximalen Hobeltiefe bei d( ■■.■■ Proben A und B und somit in dem abgetragenen Voiumerr sind auf den Unterschied der Streckgrenzen der jeweiligen Probe zurückzuführen.

Tabelle I	0,2% Streckgrenze (kg/cm²)	Totale Max. HobeUiefe pro Gang	Max. Volumenabtrag % pro Gang	Anzahl der Hobelgänge	Entferntes Volumen % pro Gang
Legierung	1,05 · 10³ 5,34 ■ 10³	0,004 0,027-0,035*)	2,5% 17-22,1%	14 2	1,9% 13,3%
A 260 B 260

*) Streifen zerbrach bei einer HobeUiefe von 0,0889 cm, aber bei einer Tiefe von 0,0685 cm ergab sich ein akzeptables Produkt.

Beispiel II

Ein Metallband mit unterschiedlichen Stärken sollte mit einem Querschnitt erzeugt werden, welcher in F i g. 4 gezeigt ist

Ein flaches rechteckiges Metallband aus der Legierung 260 mit einer Breite von 1,57 cm und einer Dicke von 0,23 cm und einer annehmbaren Wellung wurde benutzt Ein profiliertes Werkzeug wurde hergestellt, wobei die notwendigen Freiwinkel und Schneidwinkel vorgesehen wurden. Da.« Metallband wurde ziehend durch Hobeln bearbeitet nachdem das Werkzeug bis zu der gewünschten Tiefe eingedrungen war. Das sich bewegende Metallband wurde in zwei Stufen zu dem gewünschten Querschnitt geformt, wobei jeder Stufe eine etwa 18%ige Verringerung des Metallvolumens mit sich brachte, so daß der Gesamtabtrag etwa 36% betrug. Die endgültige Dicke des Metallbandes betrug an den dünnsten Stellen 0,013 cm, während die dicksten Stellen an den Vorsprüngen eine Stärke von 0,234 cm aufweisen.

Beispiel III

Eine weitere Querschnittsform nach F i g. 5 wurde hergestellt, indem ein Metallband von 2,54 cm Breite und 0,20 cm Dicke mit vier rechtwinkligen Nuten versehen wurde, die jeweils 0.041 cm breit und 0,076 cm •to tief waren. Hierbei wurden etwa 12% der Oberfläche entfernt. Das im Beispiel I beschriebene Hobelverfahren wurde angewandt, allerdings wurde nur ein Arbeitsschritt vorgenommen. Das bei diesem Beispiel entfernte Volumen betrug etwa 9%.

Beispiel IV

Ein Band mit einer dem Beispiel Il ähnlichen Querschnittsgestalt wurde hergestellt unter Verwendung der gleichen Vorrichtung, allerdings mit dem

w Unterschied, daß eine Legierung 638, bestehend aus im wesentlichen 73,5% Kupfer, 22,7% Zink, 3,4% Aluminium, 0,4% Kobalt d. h. eine Aluminium-Silizium-Kobalt-Legierung als Ausgangsmaterial verwendet wurde. Es werde nur ein Arbeitsschritt vorgenommen, um eine Zugkraft zu entwickeln, die der Streckgrenze der Legierung entsprach. Dies führte zu einem Mnterialabtrag in einem einzigen Arbeitsschritt von 38% des Bandquerschnitts.

Bei den kontinuierlichen Versuchen wurden Hobelgeschwindigkeiten von 15 bis 60 m/min benutzt, aber eine genaue Messung wurde nicht vorgenommen. Die gehobelten Oberflächen des MetaHbandes hatten ein gutes Aussehen, und die Toleranzen in der Dicke betrugen ±0,005 cm, während die Toleranzen in der

(>5 Breite 0,01? cm betrugen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen eines flachen profilierten Metallbandes mit wenigstens zwei unterschiedliche Dickenabmessungen aufweisenden Bereichen, s wobei das Band unter Vorspannung durch eine stationäre Hobelvorrichtung gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bearbeitung unter einer Vorspannung des Metallbandes knapp unterhalb der Streckgrenze des Bandmaterials diese Vorspannung durch Einstellung des zu zerspanenden Querschnittes am Werkzeug aufgebracht wird.