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Verfahren und Einrichtung zur Bearbeitung
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von Zangengelenken Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Einrichtung zur Bearbeitung von Zangengelenken, inßbesondere an Handzangen.
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Die Bearbeitung des Zangengelenkes an Handzangen des aufgelegten Gelenktypes
ist in der Rerstellungspraxis schon immer mit erheblichen ferti3ungstechnologischen
und auch fertigungsorganisatorischen Schwierigkeiten verbunden.
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Das liegt einesteils daran, daß die an je einem Zangenteil angeordneten,
einander paarweise zugehörigen auf- bzw. aneinanderliegenden Paßflächen des Zangengelenkes
in voneinander getrennten Arbeitsgängen und durch die Zangenform bedingt, in ebenfalls
getrennten Vorrichtungen spanabhebend bearbeitet werden und anderenteils daran,
daß bei der Bearbeitung dieser die Zangenfunktionen maßgeblich bestimmenden Paßflächen
von Rohteilen, gewöhnlich in Form von Scbmiedeteilen ausgegangen werden muß, deren
Fertigungstoleranzen sich unmittelbar auf die Paßgenauigkeit der Gelenkflächen und
insbesondere auch auf die Gängigkeit des Zangengelenkes auswirkt.
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Die technologische Verfahren'weise ist dabei folgende: Das als Schmiedeteil
ausgeführte Rohteil wird zunächst in eine Aufnahmevorrichtung mit der unbearbeiteten
flachen Innenfläche des Gelenkabschnittes vorarretiert aufgenommen.
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Von der ebenso unbearbeiteten Außenfläche her erfolgt sodann das Bohren
der Nietlochbohrung einschließlich der zugehörigen Nietkopfsenkung, wozu zweckmäßig
ein Kombinationswerkzeug in Form eines Stufenbohrers Verwendung findet.
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Zum Zwecke der lagebestimmenden Einmittung des Rohteiles in die Bearbeitungsachse
des StuSenbohrers trägt die Außenfläche des Rohteiles eine beim Schmiedeprozeß eingebrachte
Lietlochankörnung, in der sich das in der Aufnahmevorrichtung zunächst nur vorarretiert
aufgenommene Rohteil mit Hilfe des Bohrwerkseuges ausreichend genau zentrieren kann.
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Die auf diese Art und Weise hergestellte Nietlochbohrung dient für
den weiteren 3earbeitungsprozeß nunmehr als geometrischer Ort fur die Lagebestimmung
des Rohteiles. Wach dem Wenden des Rohteiles um 1800 zum Zwecke der Bearbeitung
des inneren Gelenkabschnittes, der durch je eine flache Paßfläche und aus zwei zylinderförmigen
Paßflächenabschnitten gebildet wird, erfolgt in einer entsprechenden Aufnahmevorrichtung
das Auslenken des inneren Gelenkabschnittes.
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Als Werkzeug findet hierbei zweckmäßig ein mit Fhhrungszapfen versehener
Flachsenker Anwendung, durch dessen Führungszapfen in der Nietlochbohrung die werkstückbezogene
Bestimmung erfolgt.
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Da die Bearbeitung des Rohteils von beiden Seiten erfolgt, muß das
Rohteil durch das Wenden auch Jeweils wiederholt in der Aufnahmevorrichtung vorarretiert
bzw lagebestimmt werden, wobei als Bestimm- und AuSlageflächen in jedem Falle die
unbearbeiteten flachen Außen-oder Innenflächen des Rohteiles Verwendung finden.
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Es wird also jeweils die der bearbeiteten Fläche zJegenüberliegende
Fläche des Rohteiles als Bestimm- und Auflagefläche benutzt. Die maßliche Abstimmung
der Senktiefen und zwar die Tiefe der Nietlochsenkung auf der einen und die der
Gelenkflächen-Flachsenkung auf der anderen Rohteilseite werden durch begrenzte Vorschubstrecken
an der Werkzeugmaschine realisiert.
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Die an den Rohteilen jeweils vorhandenen Maßabweichungen in Porm der
Schmiedetoleranzen, die auf die Rohteilstärke bezogen im Mittel 0,8 mm betragen
können, gehen somit in die Fertigungstoleranzen in vollem Umfang ein und führen
dazu, daß relativ starke Rohteile, d., solche, die an der oberen Toleranzgrenze
liegen, nach der Bearbeitung eine wesentlich tiefere Senkung am Nietloch und an
den Gelenkflächen aufweisen als relativ schwache Rohteile, d.h. solche, die an der
unteren Toleranzgrenze liegen.
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Bei der Montage, d.b. bei der Vernietung der beiden Zangenschenkel
addieren sich naturgemäß die beiden Toleranzen, so daß die Zange im montierten Zustand
im Bereich des Gelenkabschnittes mitunter eine Toleranz aufweist, die das zweifache
der Schmiedetoleranz beträgt.
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Da in der modernen Fertigung zum Vernieten der Zangenschenkel Taumelnietmaschinen
Verwendung finden, auf denen gegen einen festen Anschlag, d. h. auf ein einheitliches
Maß gearbeitet wird, muß sich diese Toleranz dahingehend auswirken, daß entweder
die Zangen zu lose oder aber zu fest genietet werden. Die Folge davon sind Qualitätsmängel
und Nacharbeit bei zu lose genieteten Zangen oder die Notwendigkeit, zu fest genietete
Zangen wieder gängig zu machen.
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Beides ist mit einem erheblichen Mehraufwand an Fertigungszeit und
Kosten verbunden.
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Zur Beseitigung dieser Nachteile hat es in der langjährigen Fertigung
von Randzangen auch bei der Bearbeitung der Zangenteile auf Automaten nicht an Versuchen
gefehlt,
dem Problem der Beherrschung der )?ertigungstoleranzen
beizukommen.
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Alle dahingehenden Lösungsvorschläge, auch solche anderer Niettechnik,
blieben ohne Erfolg, weil der eigentliche Mängelverursacher, die Toleranzproblematik,
mit der erforderlichen Reife nicht mit gelöst werden konnte.
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Mit dem Erfindungsvorschlag wird angestrebt, in der Zangenfertigung,
insbesondere bei der Bearbeitung der Zangengelenk-Paßflächen und der Nietlöcher
sowie der Nietlochsenkungen fertigungstechnologisch verursachte Qualitätsmängel
auszuschließen sowie den Fertigungsablauf durch Vereinfachung von Arbeitsgängen
zu rationalisieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Arbeitsverfahren sowie
eine Fertigungseinrichtung zur Bearbeitung von Zangengelenk-Paßflächen und der diesen
Paßflächen zugehörigen Nietlochsenkungen zu entwickeln, mit denen in der Serienfertigung
von Handzangen das Problem der Beherrschung der fertigungstechnisch bedingten Schmiedetoleranzen
wirkungsvoll gelöst werden kann und mit denen sich zugleich Vereinfachungen in der
Fertigungsorganisation bei der Herstellung solcher Zangenteile erreichen lassen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Bearbeitung
der Zangengelenk-Paßflächen und der diesen Paßflächen zugehörigen Nietlöcher sowie
der Nietlochsenkungen an Zangenteilen das als Scbmiederohling vorliegende Zangenrohteil
- auf dem äußeren Gelenkflächenabschnitt lage orientiert aufgenommen, sodann - auf
dem laufenden Bohrwerkzeug in der beim Schmiedeprozeß vorgearbeiteten Nietlochankörnung
eingemittet bzw. zentriert, - während dieses Zentriervorganges die Spannbewegung
zur Festlegung des Werkstückes eingeleitet,
- bis zur Beendigung
des Spannvorganges unter Ausnutzung des Spannweges angebohrt, - nach Beendigung
des Spannvorganges fertiggebohrt und nietlochgesenkt und - während dieses Bohr-
und Senkvorganges eine Steuerbewegung eingeleitet wird, in deren Folge durch ein
koaxial angeordnetes, gegenüber dem Bohr- und Senkvorgang gegenläufig bewegtes Flachsenkwerkzeug
- bei gleicher Aufspannung des Rohteiles die Bearbeitung der inneren Gelenkpaßflächen
vorgenommen wird.
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Zur Ausfäbrung des Verfahrens gemW3 der Erfindung findet vorteilhafterweise
eine Fertigungseinrichtung Anwendung, deren erfinderische Eigenschaften in bezug
auf die funktionellen Konstruktionsmerkmale im wesentlichen darin bestehen, daß
das Zangenrohteil in einer auf einem Maschinentisch, beispielsweise einer Ständerbohrmaschine,
montierten, die lagebestimmende Aufnahme, Zentrierung und Ealterung bewirkenden
Werkstückaufnahme- und Spannvorrichtung auf dem äußeren Gelenkflächenabschnitt aufgenommen
und gespannt und in dieser einmal bewirkten Aufspannung in beiden Bearbeitungsrichtungen,
d.h. zur Herstellung der außen liegenden Nietlochbohrung bzw.
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Senkung einerseits und zur Herstellung der innen liegenden Gelenkpaßflächen
andererseits, mit Hilfe entsprechender Werkzeugausrüstungen und maschinellen Einrichtungen
bearbeitet wird, zu welchem Zweck - oberhalb und unterhalb des Maschinentisches
Jeweils gesonderte, die gesamten Arbeitsfolgen ausführende Bearbeitungseinheiten,
- oberhalb des Maschinentisches, bestehend aus einer Spanneinheit sowie einer unabhängig
von der Spanneinheit arbeitenden Flachsenkeinheit, - unterhalb des Maschinentisches,
bestehend aus einer in Abhängigkeit von der Spanneinheit arbeitenden Zentner-, Nietlochbohr-
und Senkeinheit
angeordnet sind, deren Arbeitsspindeln koaxial zueinander
Gelagert sowie zur Ausführung der Vorschubbewegungen gleich- und gegensinnig zueinander
bewegbar a.usgeführt und in Abhangigkeit der eingeleiteten Vorschubbewegungen durch
an sich bekannte Maschinenelemente gesteuert sind.
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Die mit diesem Arbeitsverfahren und der zugehörigen Fertigungseinrichtung
erreichten Vorteile liegen auf der Hand. Es wird dadurch nicht nur eine sichere
Beherrschung der Toleranzprobleme ereicht, sondern darüber hinaus auch eine rationellere
Fertigung der Zangenteile durch Verringerung der Ma5chinenta3rzeiten erzielt.
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Das technologische Regime ist einfach überschaubar, dadurch leicht
kontrollfahig und bringt auch in fertigungsorganisatorischer Hinsicht den Vorteil
mit sich, daß durch die Bedienkräfte einesteils an mebreren Maschineneinheiten gearbeitet
werden kann und anderenteils gleichzeitig mehrere d.h. unterschiedliche Zangentypen
auf den einzelnen Fertigungseinrichtungen bearbeitet werden können.
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Neben den verfahrensmäßigen Vorzügen ergeben sich auch Vorteile hinsichtlich
der Reduzierung des Investitionsaufwandes, was an der bisher teilweise praktizierten
Fertigung auf Automaten eine fortschrittlichere Verfahrenswe ise darstellt.
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Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
beschrieben.
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Die zugehörige Zeichnung zeigt in Fig. 1 den Schmiederohling in einer
Seitenansicht und der Draufsicht Fig. 2 das Verfahren zur Bearbeitung der Zangengelenke
gemäß dem Stand der Technik für die Herstellung der Nietlochbohrung und der Nietlochsenkung
in schematischer Darstellung
Fig. 3 das Verfabren zur Bearbeitung
der Zangengelenke gemäß dem Stand der Technik für die Herstellung der Zangengelenkpaßflächen
in schematischer Darstellung Fig. 4 das Verfahren zur Bearbeitung der Zangengelenke
gemäß der vorliegenden Erfindung für die Herstellung der Zangengelenkpaßflächen
in schematischer Darstellung.
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Das als Schmiederohling verfügbare Zangenrohteil 1 besitzt je einen
inneren flachen Gelenkpaßflächenabschnitt 2 und einen äußeren Gelenkpaßflachenabschnitt
3 und ist in an sich bekannter Weise im Bereich des äußeren Gelenkpaßflächenabschnittes
3 mit einer beim Schniedeprozeß eingearbeiteten Nietlochankörnung 4 versehen (Fig.
1).
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Bei dem Verfahren zur Bearbeitung der Zangengelenke gemäß dem Stand
der Technik £ur die Herstellung der Nietlochbohrung 5 und der Nietlochsenkung 6
C?ig. 2) wird das Zangenrohteil 1 auf dem unbearbeiteten inneren flachen Gelenkpaßflächenabschnitt
2 in einer Aufnahmevorrichtung 7 aufgenommenen und mit Hilfe eines Eombinationswerkzeuges,
z.B. eines Stufenbohrers 8, bearbeitet. Dabei wird die Nietlochbohrung 5 und die
Nietlochsenkung 6 von der Nietlochankörnung 4 ausgehend während einer Vorschubbewegung
des Werkzeuges 8 hergestellt.
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In einem nachfolgenden Arbeitsgang (Fig. 3) erfolgt die Werkstückaufnahme
auf dem äußeren Gelenkpaßflächenabschnitt 3 des Zangenrohteiles 1 in einer Aufnahmevorrichtung
7 zum Zwecke der paßgerechten Herstellung der innen liegenden zylindermantelflächigen
Gelenkpaßflächenabschnitte 9 des Zangengelenkes, wozu ein mit einem Führungszapfen
versehener Flachsenker 10 verwendet wird.
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Bei dieser Verfahrensweise, d.h. bei der Bearbeitung der Zangenrohteile
von zwei Seiten her und bei dem dadurch bedingten Wenden, wiederholten Arretieren
und
Lagebestimmen des Werkstückes ist nahezu ausgeschlossen, die
einander jeweils paarweise zugeordneten, aneinander liegenden Gelenkpaßflächen der
Zangengelenke mit der erforderlichen Genauigkeit bzw. in den angestrebten und zulässigen
Toleranzen zu fertigen, um qualitätsmäßig hochwertige Zangen herzustellen.
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Ergänzend wird hierzu auf die Ausführungen auf Seite 2 und 3 der Erfindungsbeschreibung
verwiesen.
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Die Verfahrensweise bei der Bearbeitung des Zangengelenkes gemäß dem
Erfindungsvorschlag (Fig. 4) sieht hingegen zur Vermeidung der im Stand der Technik
geschilderten Naohteile und deren Folgeerscheinungen bezüglich der besseren Beherrschung
der Fertigungsgenauigkeiten vor, die Bearbeitung der Zangengelenkpaßflächen 2; 9
und der diesen Paßflächen zugehörigen Mietlochbohrung 5 sowie Nietlochsenkung 6
das Zangenrohteil 1 auf dem äußeren Gelenkpaßflächenabschnitt 3 lageorientiert aufzunehmen
und während dieser lageorientierten Aufnahme auf einem laufenden über die Auflagefläche
11 der Aufnahmevorrichtung 7 hinausragenden Stufenbohrwerkzeug 12 zu zentrieren.
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Zur Eiamittung des Zangenrohteiles 1 in die Bearbeitungslage dient
dabei die im äußeren Gelenkpaßflächenabschnitt vorhandene Nietlochankörnung 4.
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Während dieses Zentriervorganges wird durch Spannmittel 13 die Spannbewegung
zur Festlegung des Werkstückes eingeleitet und während dem Niederfahren der Spannmittel
13 unter Ausnutzung des Spannweges das Anbohren der Nietlochbohrung 5 durch das
Stufenboirwerkzoug 12 vollzogen.
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Erst wenn durch die Spannmittel 13 die Festspannung des Zangenrohteiles
1 auf der Auflagefläche 11 beendet ist, wird fertiggebohrt und nietlochgeseSmt,
zu welchem Zwecke eine mit dem Stufenbohrwerkzeug 12 besetzte Arbeitsspindel 14
zum Vollzug dieser Arbeitsbewegüng entsprechend bewegt wird.
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Nach dieser durch die Arbeitsspindel 14 ausgeführten Arbeitsbewegung
wird eine Steuerbewegung durch im Maschinenbau an sich bekannte Steuerelemente eingeleitet,
in deren Folge durch ein zum Stufenbohrwerkzeug 12 koaxial angeordnetes und gegenüber
dem Bohr- und Senkvorgang gegenläufig bewegtes, mit einem axial verschiebbaren Zentrierzapfen
15 versehenes Flachsenkwerkzeug 10 die Bearbeitung der innenliegenden flachen und
zylindermantelflächigen Gelenkpaßflächenabschnitte 9 vorgenommen wird.
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Beide Arbeitsschritte, d.h. das Bohren und Senken des Nietloches und
auch das gegenläufig stattfindende Flachsenken der inneren Gelenkpaßflächenabschnitte
werden bei gleicher, d. h. bei der nur einmal vorgenommenen Aufspannung des Zangenrohteiles
ausgeführt.
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Zur Ausführung des Verfahrens gemäß der erfindung findet eine in der
Zeichnung nicht näher dargestellte Fertigungseinrichtung Anwendung, deren kennzeichnende
Erfindungsmerkmale im wesentlichen darin bestehen, daß oberhalb und unterhalb eines
Maschinentisches 16 je weils gesonderte, die genannten Arbeitsfolgen ausführende
Bearbeitungseinheiten, oberhalb des Maschinentisches bestehend aus einer Spanneinheit
sowie einer unabhängig von der Spanneinheit arbeitenden Flachsenkeinheit und unterhalb
des Maschinentisches bestehend aus einer in Abhängigkeit von der Spanneinheit arbeitenden
Zentrier-, Nietlochbohr- und Senkeinheit angeordnet sind, deren Arbeitsspindelnkoaxial
zueinander gelagert sowie zur Ausführung der Vorschub- bzw Arbeitsbewegung gleich-
und gegensinnig zueinander bewegbar ausgeführt und in Abhängigkeit der eingeleiteten
Vorschub- bzw.
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Arbeitsbewegungen durch im Maschinenbau an sich bekannte Maschinenelemente
gesteuert sind.
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AUFSTELLUNG der in der Erfindungsbeschreibung verwendeten Bezugszeichen
1 - Zangenrohteil 2 - innere flache Gelenkpaßflächenabschnitte 3 - äußere Gelenkpaßflächenabschnitte
4 - Nietlochankörnung 5 - Nietlochbohrung 6 - Nietlochsenkung 7 - Aufnahmevorrichtung
8 - Kombinationswerkzeug, z. B Stufenbobrer 9 - innenliegende zylindermantelflächige
Paßflächenabschnitte 10 - Flachsenker 11 - Auflagefläche der Aufnahmevorrichtung
12 - Stufenbohrwerkzeug 13 - Spannmittel 14 - Arbeitsspindel 15 - Zentrierzapfen
16 - Maschinentisch