DE2858722C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten von gekrümmten Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Werkstücke können durch Eigenspannungen des Materials oder durch mechanische, spanabhebende Bearbeitung, z. B. Fräsen, Bohren, Hobeln, Schleifen oder durch nachfolgende Härtevorgänge so stark gekrümmt sein, daß sie für eine weitere Verwendung zunächst nicht gebraucht werden können. Dann müssen diese Werkstücke gerichtet werden, um die Krümmung zu beseitigen. Hierzu ist es bekannt, die Werkstücke von Hand zu hämmern oder über eine Strecklage hinaus zu dehenen, so daß das Werkstück nach der Zurückfederung den gewünschten geraden Verlauf aufweist. Ein solches Hämmern oder Überdehnen verlangt jedoch große Fertigkeit und Erfahrung. Zu starke mechanische Bearbeitung kann zu Materialzerstörungen, z. B. zum Bruch oder zu Rissen führen. Zudem sind diese Arbeiten sehr arbeitsintensiv und die Ausschußquote kann sehr hoch sein.

Es ist auch bekannt, gekrümmte Werkstücke einer örtlichen Erwärmung zu unterziehen, wodurch das Werkstück an dieser Stelle gedehnt wird. Dadurch wird die Krümmung des Werkstückes an dieser Stelle beseitigt. Die Erwärmung hat aber den Nachteil, daß das Werkstück an Härte verliert. Auch ist dieses Verfahren sehr arbeitsintensiv, und nur geübte Arbeiter erzielen befriedigende Ergebnisse.

Eine andere Möglichkeit, ein Werkstück zu richten, besteht darin, die Vorbearbeitung des Werkstückes vor der thermischen Behandlung unter Einschluß einer Materialzugabe vorzunehmen, um es dann nach dieser Behandlung auf das gewünschte Fertigmaß und den gewünschten geraden Verlauf abzuschleifen. Dieses Verfahren ist ebenfalls äußerst arbeitsintensiv; zudem erfordert sie Arbeit auf Maschinen mit teuren Maschinenstunden. Durch das Schleifen kann der thermische Effekt zum Teil wieder aufgehoben werden. Weist das Werkstück Querbohrungen auf, so stehen die Achsen solcher Querbohrungen unter Umständen nicht mehr im gewünschten Winkel zur Fluchtlinie des Werkstückes, so daß es Ausschuß darstellt.

Beim gattungsgemäßen Verfahren (US-PS 24 86 844) wird das zu richtende Werkstück zunächst entgegengesetzt zu seiner Krümmung über die gestreckte Lage hinaus gekrümmt, so daß die ursprüngliche Krümmungsinnenseite nunmehr die Krümmungsaußenseite bildet. In dieser verformten Lage werden die zum Richten des Werkstückes notwendigen Schläge auf die Krümmungsaußenseite aufgebracht. Der Grad des Biegens richtet sich nach der jeweiligen Krümmung des Werkstückes. Dieses Verfahren ist äußerst arbeits- und zeitaufwendig und erfordert zudem ein erhebliches Maß an Erfahrung, um das richtige Maß des Biegens und des Hämmerns aufeinander abzustimmen. Beim Biegen besteht zudem die Gefahr, daß das Werkstück überdehnt wird, wodurch es zu Werkstoffermüdungen kommen kann, die zu Rissen oder sogar zum Versagen des Werkstückes durch Bruch führen können. Die Ausschußquote der bearbeiteten Werkstücke ist verfahrensbedingt recht hoch, selbst wenn geschultes Personal mit langjähriger Erfahrung eingesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so auszubilden, daß die gekrümmten Werkstücke schnell und einfach gerichtet werden können, wobei die Gefahr der Materialüberdehnung und somit eine Verschlechterung der Materialeigenschaften des Werkstückes ausgeschlossen sind.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können gekrümmte Werkstücke einfach und schnell gerichtet werden, wobei die Gefahr des Überdehnens ausgeschlossen ist, da auf ein Biegen der Werkstücke verzichtet wird. Das gekrümmte Werkstück wird mit der Serie von gezielten Schlägen bearbeitet, die auf die Krümmungsinnenseite des Werkstückes ausgeübt werden. Mit der Serie von 30 bis 600 Schlägen mit der Schlagfrequenz von 50 bis 120 Schläge/sec werden die die unerwünschte Krümmung des Werkstückes hervorrufenden Spannungen im Werkstück ohne nachteilige Beeinflussung der Materialleigenschaften und der Nennmaße des Werkstückes beseitigt. Die Materialfestigkeit wird durch die Serienschläge in der angegebenen Schlagfrequenz an der bearbeiteten Stelle in der Regel gesteigert, während Materialrisse oder Brüche des Werkstückes ausgeschlossen sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann darum die Ausschußrate sehr klein gehalten werden. Die Serienschläge können auch von ungeübten oder von weniger geübten Personen durchgeführt werden, so daß zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kein geschultes Personal notwendig ist.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Richten von gekrümmten Werkstücken.

Die Krümmung des zu richtenden langförmigen Werkstücks, die durch Eigenspannungen des Materials oder durch mechanische, spanabhebende Bearbeitung, z. B. Fräsen, Bohren, Hobeln, Schleifen oder durch nachfolgende Härtevorgänge verursacht wird, liegt in der Größenordnung von einigen Zehntel mm, z. B. 0 bis 0,8 mm auf 10 cm Länge.

Zum Richten des Werkstückes wird ein Schlagbolzen 3 eines Schlaghammers 30 auf die Krümmungsinnenseite geschlagen. Hierbei werden Serienschläge von geringer bis mittlerer Stärke angewandt, wodurch die gekrümmte Oberfläche des Werkstückes gestreckt wird.

Die Vorrichtung zum Richten hat einen Ständer 4, an dem der Schlaghammer 30 mit dem Schlagbolzen 3 auf und ab verstellbar angeordnet ist. Auf einem Auflagetisch 2 befindet sich ein Prisma 5 als Auflage für ein als Welle ausgebildetes Werkstück. Als Schlaghammer 30 ist jedes Aggregat verwendbar, mit dem ein kontinuierliches Schlagen mit Serienschlägen möglich ist. Der Schlag kann durch einen Nocken einer Antriebswelle, der Federspannung des Schlagbolzens oder elektromagnetische Auflösung erfolgen. Zur Aufnahme von Schwingungen kann der Arbeitstisch 2 auf Stoßdämpfern 9 gelagert sein.

Zum Richten des Werkstückes sind je nach Krümmung, Material und Außenmaßen des Werkstückes Schlagzahl, Schlagstärke und Krümmungsradius der Schlagbolzenspitze und Art der Schläge zu wählen.

Nachstehend sind einige praktische Beispiele von Richtlinien aufgeführt. Als Versuchsmaterial diente ein gehärteter Amutit S 62 Rc-Barren von rechteckigem Querschnitt, einer Länge von 12,5 cm und einem Krümmungsfehler von 0,3 mm. Das Werkstück wurde so lange gerichtet, bis der Krümmungsfehler unter 0,03 mm lag. Je fünf gleichartige Stäbe wurden je mit steigenden Schlagkräften bearbeitet. Es wurde mit Serien von ca. 150 Schlägen und einer Frequenz von 50 Schlägen/sec gearbeitet, wobei nach jeder Serie eine Kontrollmessung durchgeführt wurde.

Die Beispiele 1 und 5 können mit Schruppen, das Beispiel 3 mit Schlichten und die Beispiele 4 und 6 mit Feinschlichten verglichen werden.

Es zeigt sich, daß der größere Radius der Spitze des Schlagbolzens 3 eine längere Arbeitszeit erfordert, wobei aber die Oberflächeneindrücke kleiner werden. Dasselbe Ergebnis erhält man bei Verkleinerung des Schlagdruckes. Die Schlagkraft entspricht ungefähr einem von Hand ausgeführten Schlag. Sie darf auf keinen Fall zu Zerstörungen führen.

Der Schlagbolzen 3 kann an seiner Spitze mit einer Kugel versehen sein, oder er kann eine kreiszylindrische Form aufweisen, so daß der Schlag nicht punktförmig, sondern linienförmig erfolgt.

Der Schlaghammer 30 mit dem Schlagbolzen 3 kann pneumatisch zugestellt und abgehoben sowie pneumatisch ver- und entriegelt werden. Die Stärke der Schlagkraft, die Zahl der Schläge und die Zeitdauer des Schlages können elektronisch gesteuert sein. Das beschriebene Richten gestattet, das Werkstück mit einem Minimum an Nachbearbeitungszugabe herzustellen. Eventuell kann auf die Nachbearbeitung ganz verzichtet werden, insbesondere wenn die Oberflächenqualität gewisse geringe Eindrücke zuläßt. Es können Wellen und Flachstücke gerichtet werden.

Bei der Nachmessung der Werkstücke hat es sich gezeigt, daß die Härte des Werkstückes nach der Schlagbearbeitung 64 bis 67 Rc betrug, was gegenüber der ursprünglichen Härte von 62 Rc eine Verbesserung darstellt.

Mit dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, rationell und - da die Arbeit von Hilfspersonal ausgeführt werden kann - preiswert serienmäßig langförmige Werkstücke zu richten. Es ergeben sich keine Ausschüsse. Schlagkraft, Schlagzahl und Frequenz können unter Verwendung von bekannten Schlaghämmern und Aufbauten automatisch geändert werden.

Versuche haben gezeigt, daß sich das Material eher fließend verformt, wenn die Schläge mit einer höheren Frequenz als z. B. beim Hämmern von Hand angewandt werden. Geeignet ist eine Schlagzahl von 50 bis 120 Schlägen/sec. Auch eine paketweise Anwendung der Schläge steigert den Streckungsprozeß. Geeignet sind Serien von 30 bis 600 Schläge, vorzugsweise 60 bis 350 Schläge, wobei die Schläge nicht örtlich erfolgen, sondern vom Krümmungszentrum weg nach außen abnehmen. Man erreicht praktisch ein Streicheln des Werkstückes.

Claims (4)

1. Verfahren zum Richten von gekrümmten Werkstücken, wie Stäbe, Platten, Wellen oder Barren, aus Metall, wie Eisen, Werkzeugstahl od. dgl., durch Aufbringen von Schlägen auf das Werkstück durch einen Schlaghammer mit einem Schlagbolzen, dessen Stirnseite gekrümmt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläge in Serien von 30 bis 600 Schlägen mit einer Frequenz von 50 bis 120 Schlägen/sec auf die Krümmungsinnenseite des Werkstückes (1) ausgeübt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Serie von 60 bis 350 Schlägen ausgeübt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Schlagserie das Werkstück (1) unter dem Schlaghammer (30) bewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (1) von der tiefsten Stelle der Krümmungsinnenseite aus gegen seine Enden hin bewegt wird.