-
Verfahren und Vorrichtung zum Ablängen
-
von Stäben Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablängen von
Stäben, insbesondere Stäben aus Metall, wie Stahl, bei welchem zwischen den voneirander
zu trennenden Stababschnitten an der Trennstelle von der Außenfläche her in Tiefenrichtung
fortschreitend eine wenigstens über den größten Teil der Außenfläche durchgehende
Vertiefung erzeugt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Ablängen
von Stäben.
-
Um Rohlinge, Fertigwerkstücke oder dgl. aus Abschnitten von stabförmigem
Material, insbesondere von Rundstäben, zu erhalten, ist es bekannt, von in handeslüblicher
Länge bis zu beispielsweise 6 m zur Verfügung stehenden Material stäben oder von
zu Rollen aufqewickel tem Rohmaterial aufeinanderfolgend mittels Durchtrennungen
beispielsweise Trennschnitten, einzelne Stababschnitte in vorbestimmter Länge abzulängen.
Zur Durchführung des Trennschnittes ist es bekannt, den Stab an den vo rt)e -stimmten
Trennstellen
durch Sägen, Scherschnitte, Trennschweißen, Abstechen oder dgl. zu teilen. Das spanabhebende
Teilen durch Sägen oder Abstechen ist verhältnismäßig zeitaufwendig und verursacht
relativ hohe Werkzeugkosten. Die Werkzeugbelastung beim Abstechen erhöht sich insbesondere
mi-t' zunehmender Einstechtiefe, da mit abnehmendem Werkstückdurchmesser im Einstechbereich
die Toleranzungenauigkeiten, mit welchen das Werkzeug gegenüber der Werkstückachse
ausgerichtet ist, hinsichtlich der beim Einstechen wirksamen Werkzeugwinkel und
damit hinsichtlich des Schneidverhaltens in ihren nachteiligen Auswirkungen zunehmen.
-
Um insbesondere die Werkzeugbelastungen zu reduzieren, werden daher
während des Trennschnittes in der Regel Schneidschmiermittel eingesetzt, welche
häufig nachträglich in aufwendiger Weise xfeder,beispielsweise durch Waschen,entfernt
werden müssen, da sie bei der weiteren Bearbeitung und/oder Verwendung des abgelängten
Werkstückes stören. Vornehmlich beim Ablängen durch Sägen oder einen Scherschnitt
werden an den beiden Schnittflächen des Stabes Grate erzeugt, die ebenfalls in vielen
Fällen der weiteren Bearbeitung undjoder Verwendung der abgelängten Stababschnitte
stören oder diese Bearbeitung bzw. Verwendung sogar unmöglich machen, so daß die
Grate nach dem Ablängen ebenfalls in aufwendiger Weise entfernt werden müssen; beispielsweise
ist dies häufig der Fall, wenn der Stababschnitt durch Gewinderol len mit einem
Außengewinde versehen werden und/oder in einer Spannzange gespannt werden soll.
Die Grate, die häufig messerscharf sind, verursachen auch eine sehr hohe Verletzungsgefahr.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ablängen
von Stäben zu schaffen, welches bei einfacher Durchführung ein wenigstens gratarmes,
insbesondere
gratfreies Durchtrennen gewährleistet. Dadurch sollen
insbesondere auch blankgezogene Stäbe bzw. Stäbe mit entsprechender Maß- und Oberflächengenauigkeit
so abgelängt werden können, daß die entstehenden Rohlinge ohne weitere Zwischenbearbeitung,
beispielsweise Entgraten und/oder Waschen in Lösungsmitteln, weiterbearbeitet und/oder
-verwendet werden können.
-
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art
gemäß der Erfindung dadurch gelöst,daß die Vertiefung nur über eine gegenüber der
Hälfte der zugehörigen Gesamtquerschnittshöhe des Stabes geringere Tiefe erzeugt
wird und danach die beiden Stababschnitte unter Beibehaltung einer wenigstens annähernd
achsparallelen Ausrichtung bis zum Bruch gegeneinander bewegt werden.
-
Die Werkzeugbelastung ist bei dieser verhältnismäßig geringen Einstechtiefe,
insbesondere aus den dargelegten Gründen, verhältnismäßig gering, wodurch hohe Werkzeugstandzeiten
und damit geringe Rüstzeiten erreicht werden.
-
Ferner hat sich gezeigt, daß die durch das Durchtrennen nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren entstehenden Endflächen überraschend glatt, maßgetreu und gratfrei sind
und daher für viele Verwendungsbereiche keiner weiteren Bearbeitung bedürfen; dies
ist beispielsweise bei der Herstellung von Spannbolzen, Schrauben, Spannbügeln oder
dgl. der Fall. Auch Stababschnitte, die nach dem Ablängen beispielsweise im Wirbelsinterverfahren
mit Kunststoff überzogen werden, bedürfen keiner weiteren Bearbeitung der Endfläche,
da in diesem Fall eine eventuell entstandene, geringfügig erhöhte Oberflächenrauhigkeit
zur Verbesserung der Haftvermittlung zwischen Stababschnitt und Kunststoff beiträgt.
Ferner hat das erfindungsgemäße V-erfahren den wesentlichen Vorteil, daß in Anbetracht
der verhältnismäßig geringen Einstechtiefe und damit der
kurzen
Eingriffszeit des Werkzeuges, das beispielsweise ein Hartmetallwerkzeug sein kann,
die Verwendung von Schmier- und Kühlmitteln an der Schneidzone in den meisten Fällen
nicht erforderlich ist.
-
Um insbesondere an stabförmigem Material aus Werkstoff mit guten Fließeigenschaften
bzw. hoher Zähigkeit während des Brechens Verformungen an den Enden der Stababschnitte,
insbesondere solche Verformungen zu vermeiden, die über die vorbestimmten Hüllflächen
dieser Enden vorstehen, ist es von Vorteil, wenn die beiden Stababschnitte beiderseits
benachbart zur vorbestimmten Bruchstelle wenigs-tens an gegenüberliegenden Umfangsabschnitten
eng anliegend formstabil umfaßt und dann unter Druckkrafteinleitung an den umfaßten
Umfangsabschnitten bis zum Bruch gegeneinander bewegt werden. Dadurch wird eine
sichere Abstützung der Stababschnitte während der Erzeugung des Gewaltbruches gewährleistet.
-
Zur wesentlichen Vereinfachung des Verfahrens werden die Stababschnitte
im Bereich der vorbestimmten Bruchebene, vorzugsweise annähernd über -die gesamte
Breite der Vertiefung jedoch während der Bruchbewegung berührungsfrei, insbesondere
im Abstand gegenüber der Umfassungsfläche gehalten, so daß zur übertragung der Bruchkräfte
keine besonders aufwendigen Werkzeuge, wie beispielsweise Scherwerkzeuge, erforderlich
sind.
-
Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn während der Bruchbelastung
der Stababschnitte gegeneinander mindestens ein Stababschnitt wenigstens bis zur
zugehörigen Seitenflanke der Vertiefung umfaßt wird, wobei vorzugsweise die Umfassung
in zur Stabachse paralleler Fortsetzung
ihrer Hüllfläche über
die Seitenflanke der Vertiefung hinaus, insbesondere bis zur Umfassung des anderen
Stababschnittes, vorgenommen wird, so daß auf jeden Fall sichergestellt ist, daß
die beiden Stababschnitte auch in den Kantenbereichen zwischen der jeweils zugehörigen
Seitenflanke der Vertiefung und ihren Umfangsflächen eng umfaßt und dadurch abgestützt
sind. Ferner können dadurch die beiden, die Umfassungsflächen bildenden Werkzeuge
aneinander abgestützt und/oder geführt werden.
-
Eine besonders wirksame Umfassung der Enden der Stababschnitte ergibt
sich, wenn während der Bruchbelastung der Stababschnitte gegeneinander mindestens
ein Stababschnitt, insbesondere beide Stababschnitte, über den jeweiligen Umfang
im wesentlichen kontinuierlich durchgehend eng anliegend formstabil umfaßt werden
und/oder wenn die Umfassung der Stababschnitte im wesentlichen symmetrisch zur Vertiefung
vorgenommen wird.
-
Es ist denkbar, während der Bruchbewegung der beiden Stababschnitte
gegen ein ander zuzulassen oder herbei zu -führen, daß die Beibehaltung der annähernd
achsparallelen Ausrichtung nicht mit hoher Genauigkeit erfolgt, sondern eine Auslenkung
der beiden Achsen um weniger als ein Winkelgrad oder um wenige Winkelgrade auftritt.
Beispielsweise kann die zur Stabachse quer liegende Bruchbewegung durch eine Taumelbewegung
eines Stababschnittes erzeugt werden oder es kann einer in einer Ebene liegenden,
beispielsweise linearen Bewegung, eine Taumelbewegung überlagert werden. Eine besonders
einfache Verfahrensweise mit hoher Maßgenauigkeit der abgelängten Stababschnitte
wird jedoch erreicht, wenn die beiden Stababschnitte in streng achsparalleler Ausrichtung
quer, insbesondere rechtwinklig zur Stabachse gegeneinander bewegt werden.
-
In vielen Fällen, insbesondere bei vielen Werkstoffen, genügt es,
zur Erzeugung des Bruches nur eine einzige Bruchbewegung in einer Richtung durchzuführen,
wobei am Ende dieser Bewegung dann der Bruch auftritt bzw.
-
diese Bewegung wenigstens bis zum Auftreten des Bruches fortgeführt
wird. Soll die maximale Wegstrecke der Bruchbewegung jedoch kleiner gehalten werden
oder treten bei einer derartigen Bewegung, beispielsweise durch entsprechende Zähigkeitseigenschaften
des Werkstoffes, in unerwünschter Weise zu starke Verformungen auf, so ist es in
einfacher Weise auch möglich, daß die beiden Stababschnitte zuerst in mindestens
einer Richtung unter Erzeugung einer bruchfreien Scherverformung im Bereich der
Trennstelle gegeneinander bewegt und dann in einer von der letzten Verformungsbewegung
abweichenden, insbesondere entgegengesetzten Richtung, bis zum Bruch gegeneinander
bewegt werden. Dadurch ergibt sich eine Art Wechselbruchbelastun.g, durch welche
die Genauigkeit und Oberflächengüte der Bruchfläche noch weiter verbessert wer-den
kann. Dabei kann die letzte Bruchbewegung so durchgeführt werden, daß sie zur achsgleichen
Ausrichtung der beiden Stababschnitte gerichtet ist und der Bruch spätestens bei
Erreichen der achsgleichen Ausrichtung bzw. im wesentlichen genau bei Erreichen
dieser Ausrichtung auftritt; es ist in bestimmten Fällen aber auch denkbar, daß
der Bruch vor oder nach- Erreichen der achsparallelen Ausrichtung oder bei einer
Bruchbewegung auftritt, die von der achsgleichen Ausrichtung weg gerichtet ist.
Zur Erzielung der beschriebenen Wirkungen können die beiden Stababschnitte aber
auch vor oder nach den beschriebenen Bruchbewegungen und/oder diese überlagernd
vibrierend gegeneinander bewegt werden, wobei die über den Brechvorgang glei-chförmige
oder sich ändernde Schwingungscharakteristik zur Erzielung besonders guter
Bruchflächen
an den jeweiligen Stabwerkstoff angepaßt werden kann.
-
Bei einer einfachen Verfahrensweise, die beispielsweise auch zum Ablängen
von Flachstäben geeignet sein kann, werden die beiden Stababschnitte in wenigstens
einer Relativbewegung, vorzugsweise ausschl ießl ich,annähernd geradlinig gegeneinander
bewegt. Stattdessen oder im Sinne einer zeitlichen Aufeinanderfolge bzw. einer gleichzeitigen
Oberlagerung können die beiden Stababschnitte aber auch in wenigstens einer Relativbewegung,
insbesondere exzentrisch, drehend gegeneinander bewegt werden, so daß wenigstens
teilweise eine Art Kurbelbewegung der Stababschnitte gegeneinander zum Bruch führt.
-
Hierbei ist es für die meisten Stabwerkstoffe zweckmäßig, die Stababschnitte
gegeneinander im wesentlichen torsionsfrei zu halten und nicht, wie auch denkbar,
eine Torsionsbewegung als einzige Bruchbewegung bzw. als überlagerte Bruchbewegung
zuzulassen bzw. zu erzeugen.
-
Je geringer die Wegstrecke bei der Bruchbewegung der beiden Stababschnitte
gegeneinander ist, um so geringer sind die Verformungen an der Trennstelle. Es hat
sich gezeigt daß es in den meisten Fällen ausreicht, wenn die Stababschnitte bei
ihrer Relativbewegung um höchstens etwa einen Millimeter gegeneinander versetzt
werden. Von dieser Wegstrecke ist auch - unter der Bedinqung der Vermeidung von
Verformungen, die über die vorbestimmte Hüllfläche der Stababschnitte hinausgehen
- die Tiefe der zuvor erzeugten Vertiefung abhängig, die aus den dargelegten Gründen
in den meisten Fällen möglichst gering gehalten werden soll.
-
Um eventuell in Stablängsrichtung wirkende Kräfte bei der Bruchbelastung
der Stababschnitte aufzufangen und um während
des Brechens Lageveränderungen
des Stabes in Längsrichtung zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, wenn wenigstens
ein Stababschnitt, insbesondere der Hauptabschnitt, d.h. der Abschnitt, von welchem
abgelängt wird, während der Bruchbelastung der Stababschnitte in seiner Achsrichtung,
insbesondere durch im Abstand von der Trennstelle liegende Umfangsspannung, arretiert
wird.
-
Insbesonderes bei Stäben mit wenigstens angenähert zentrisch symmetrischem
oder ähnlichem Querschnitt wird als Vertiefung vorteilhaft eine wenigstens annähernd
kontinuierlich über den Stabumfang durchgehende, ringnutartige Vertiefung erzeugt.
Insbesondere im Falle von Stäben mit anderen Querschnitten, beispielsweise im Falle
von Flachstäben, ist es aber auch denkbar, Vertiefungen nur an den breiteren Außenflächen
zu erzeugen und eine oder alle.
-
schmalen Kantenflächen von Vertiefungen frei zu lassen.
-
Die Vertiefungen können auch statt in Tiefenrichtung fortschreitend
lediglich durch Ausräumen in ihrer Längsrichtung, beispielsweise durch Ausräumen
eines einzigen Hobelspanes, erzeugt werden.
-
Eine besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, daß als Vertiefung eine im Querschnitt insbesondere V-förmig
begrenzte Kerbvertiefung angebracht wird, die vorzugsweise symmetrisch zu einer
zur Stabachse rechtwinkligen Mittelebene ausgebildet ist. Dadurch wird die zur Erzielung
eines Bruchs günstige Kerbwirkung genutzt. Insbesondere bei einer solchen Verfahrensweise
ist es aber auch möglich, mindestens eine Flanke der Vertiefung als vor der Trennung
der Stababschnitte am zugehörigen Stababschnitt angebrachte Endflächen-Anfasung
in Form einer Winkelfasung mit einem Flankenwinkel von beispielsweise 45°, einer
Rundfasung mit
einem beispielsweise annähernd viertelkreisförmigen
Querschnitt oder dgl. auszubilden. Die am abgetrennten bzw. abgelängten Werkstück
beispielsweise bis zu dessen Fertigstellung verbleibende Anfasung wird also vor
dem endgültigen Trennen vom Stab hergestellt, wobei gleichzeitig an beiden beiderseits
der Trennstelle liegenden Stababschnittsenden gleiche oder unterschiedliche Anfasungen
angebracht werden können. Liegt die jeweilige Flanke der Vertiefung im Axialschnitt
durch den Stababschnitt unter einem stumpfen, sich zur Mittelachse des Stababschnittes
öffnenden Winkel zur angrenzenden Umfangsfläche oder geht sie wenigstens angenähert
tangential in diese Umfangsfläche über, so kann die Entstehung von Graten oder dgl.
bei der Herstellung der Vertiefung noch wesentlich besser vermieden werden, als
wenn die Flanke - wie auch denkbar - unter einem Winkel von 900 oder weniger zur
Umfangsfläche liegt.
-
Eventuelle, unter der Bruchbelastung auftretende Verformungen, welche
über die vorbestimmte Hüllfläche der Stababschnitte vorstehen könnten, können in
einfacher Weise auch dadurch vermieden werden, daß die Tiefe der Vertiefung mindestens
so groß wie die maximale Bruchverformung des Stabes im Bereich der Vertiefungsflanken
gewählt wird. Die Tiefe der Vertiefung wird daher zweckmäßig wenigstens gleich oder
geringfügig größer als der maximale Weg gewählt, den die Stababschnitte bei der
Bruchbewegung gegeneinander ausführen. Beispielsweise kann die Tiefe der Vertiefung
zwischen 5 % und 30 E der zugehörigen Stabquerschnittshöhe, insbesondere etwa 15
S, betragen.
-
Unter den meisten Fertigungsbedingungen ist die Vertiefung am einfachsten
spanabhebend, insbesondere durch Einstechdrehen
herzustellen.
Es ist aber auch denkbar, sie durch einen nicht spanabhebenden Arbeitsvorgang in
den Stab einzubringen.
-
Damit der Stab bei der Herstellung der Vertiefung-auch dann keinen
zu großen mechanischen Belastungen und damit den Gefahren einer Verformung unterworfen
ist, wenn das Verfahren mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit durchgeführt wird, wird
die Vertiefung zweckmäßig von mindestens zwei einander etwa gegenüberliegenden Zonen
der Außenfläche des Stabes her gleichzeitig angebracht, wodurch auch die Belastung
des einzelnen Werkzeuges weiter wesentlich reduziert werden kann.
-
Zweckmäßig wird zur Erzielung einer übersichtlich zu handhabenden
Verfahrensweise der Stab nach Anbringen der Vertiefung axial bewegt, vorzugsweise
dabei in die Umfassung geschoben und dann gebrochen, wobei während der Bruchbelastung
der Stababschnitte gegeneinander benachbart zu mindestens einem weiteren Stababschnitt
wenigstens eine weitere Vertiefung eingebracht werden kann. Durch die zuletzt beschriebene
Maßnahme wird also gleichzeitig an einer Trennstelle der Bruch durchgeführt und
an mindestens einer weiteren, beispielsweise unmittelbar benachbarten, vorbestimmten
Trennstelle die zugehörige Vertiefung angebracht, wodurch eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit
erreicht wird.
-
Eine solche Verfahrensweise ist insbesondere möglich, wenn der Stab
während des Anbringens der Vertiefung nicht gedreht, sondern hinsichtlich seiner
Umfangsausrichtung feststehend gehalten wird.
-
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ablängen von Stäben,
insbesondere Stäben aus Metall, wie Stahl, mit
einer Stabführung,
entlang welcher eine Arbeitseinheit zur Herstellung einer Vertiefung an der vorbestimmten
Trennstelle des Stabes, insbesondere eine Einstech-Dreheinheit angeordnet ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ablängen
von Staben zu schaffen, welche ein wenigstens gratarmes, insbesondere gratfreies
Durchtrennen des Stabes gewährleistet. Dadurch sollen insbesondere auch blankgezogene
Stäbe bzw. Stäbe mit entsprechender Maß- und Oberflächengenauigkeit so abgelängt
werden können, daß die entstehenden Rohlinge bzw. Werkstücke ohne weitere Zwischenbearbeitung,
beispielsweise Entgraten und/oder Waschen in Lösungsmitteln, weiterbearbeitet und/oder
-verwendet werden können.
-
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der genannten Art gemäß der
Erfindung dadurch gelöst, daß an der Stabführung außer der als Vortrenneinheit ausgebildeten
Arbeitseinheit eine Brech-Trenneinheit angeordnet ist, welche zwei in Längsrichtung
der Stabführung benachbarte, quer zur Stabführung gegeneinander bewegbare Brechglieder
mit einander gegenüberliegenden Brechdruckflächen für den Stab aufweist. Die Vortrenneinheit
und die Brech-Trenneinheit können in direkter räumlicher Zuordnung vorgesehen sein,
derat, daß das Vortrennen bzw. Herstellen der Vertiefung und das Brechen in unmittelbarer
zeitlicher Aufeinanderfolge durchgeführt werden kann. Es ist aber auch denkbar,
daß es sich um räumlich bzw. örtlich getrennte Einheiten handelt, dergestalt, daß
an einem Ort ausschließlich die Herstellung der Vertiefungen vorgenommen wird und
in beliebigem Zeitabstand danach und ggf. an einem anderen Ort die an ihren vorbestimmten
Trennstellen über ihre Länge mit Vertiefungen versehenen Stäbe mittels
der
Brech-Trenneinheit gebrochen und dadurch die einzelnen Werkstücke vollends abgelängt
werden. Ferner ist es denkbar, die Brech-Trenneinheit so anzuordnen, daß die Trennung
durch Bruch wenigstens annähernd in derselben ortsfesten Trennebene erfolgt, in
welcher zeitlich zuvor die Vertiefung hergestellt worden ist, d.h. daß in diesem
Falle die Arbeitsebene der Vortrenneinheit in derselben Arbeitsebene wie die Brech-Trenneinheit
liegt. Ein einfacherer Aufbau der Vorrichtung ergibt sich jedoch, wenn die Brech-Trenneinheit
entlang der Stabführung nach der Vortrenneinheit angeordnet ist.
-
Um die Stababschnitte beim Brechen sicher gefaßt halten und die zum
Brechen erforderlichen Druckkräfte über verhältnismäßig große Flächen in die Stababschnitte
einleiten zu können, weisen die Brechglieder zur Bildung der Brechdruckflächen an
den Stabquerschnitt angepaßte Aufnahmekanäle, wie Bohrungen, für die Aufnahme und
verschiebbare Durchführung des Stabes auf, die in einer Relativstellung der Brechglieder
achsgleich liegen und im Querschnitt vorzugsweise eng an den Stabquerschnitt, jedoch
so angepat sind, daß der Stab bei achsgleicher Ausrichtung der Aufnahmekanäle leichtgängig,
beispielsweise mit einem leichten Schiebesitz, durch diese geschoben werden kann.
-
Beim Brechen nach der Erfindung wird der Stab an einer nach Art einer
Soll-Bruchstelle wirkenden Schwachstelle durch Scherbelastung durchtrennt, wobei
jedoch in der Trennebene keine Werkzeugscherkanten wirksam werden müssen, so daß
die bei üblichen Scherwerkzeugen auftretenden Werkzeugbelastungen und -abnutzungen
völlig vermieden werden können. Damit die beiden Werkzeuge der Brech-Trenneinheit
jedoch in einfacher Weise sicher geführt werden können, ist es zweckmäßig, wenn
die einander zugekehrten Seitenflächer der Brechglieder wenigstens im Bereich des
Durchtrittes der
Brechdruckflächen mindestens annähernd bis zur
gegenseitigen Gleitberührung reichen, jedoch vorzugsweise frei von Scherkanten in
die Brechdruckflächen übergehen. Es ist aber auch denkbar, die einander zugekehrten
Seitenflächen der Brechglieder im Abstand voneinander anzuordnen, wobei dieser Abstand
dann zweckmäßig gleich oder nur geringfügig kleiner als die maximale Breite der
Vertiefung ist.
-
Zur einfachen Ausgestaltung der Brech-Trenneinheit ist wenigstens
ein Brechglied als um eine zur Längsrichtung der Stabführung parallele Achse schwenkbarer
Brechhebel ausgebildet, der vorzugsweise zwischen seiner Lagerstelle und einem an
seinem freien Ende angreifenden Antrieb von der Stabführung durchsetzt ist, so daß
bei räumlich kompakter Ausbildung eine große Hebelübersetzung genutzt werden kann.
Das jeweilige bewegbare Brechglied kann aber auch in einer Linearführung bewegbar
gelagert oder um eine in Nähe der Stabachse liegende Achse drehbar gelagert sein.
In allen Fällen kann zur Verringerung der beim Brechvorgang auftretenden Verformungen
der Antrieb für mindestens ein Brechglied als Schwingantrieb ausgebildet sein.
-
Um ein und dieselbe Vorrichtung bzw. Brech-Trenneinheit für die Bearbeitung
von Stäben unterschiedlichen Querschnittes in einfacher Weise umrüsten zu können,
sind die Brechdruckflächen an auswechselbar an den Brechgliedern gehalterten Einsätzen,
insbesondere an gehärteten Buchsen vorgesehen.
-
Die Arbeitsweise der Vorrichtung wird noch weiter verbessert, wenn
die Arbeitseinheit zur Herstellung der Vertiefung
für die Stabdurchführung
eine Hohlwelle aufweist, die vorzugsweise in geringem Abstand benachbart zur Brech-Trenneinheit
liegt. Dadurch wird einerseits eine genaue Ausrichtung des Stabes bei der Herstellung
der Vertiefung in einfacher Weise ermöglicht, und der Hauptabschnitt des Stabes
erhält in Nähe der Brechebene eine zusätzliche Abstützung.
-
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist an der Stabführung,
insbesondere benachbart zur Brech-Trenneinheit und/oder zur Dreheinheit, eine Spannvorrichtung
für den Stab vorgesehen, die vorzugsweise in der Dreheinheit zur Herstellung der
Vertiefung liegt und beispielsweise eine auswechselbar in der Hohlwelle liegende
Spannzange aufweist, gegenüber welcher die Hohlwelle frei drehbart ist.
-
Durch Wechseln der Spannzange kann die Spannvorrichtung an den jeweiligen
Stabquerschnitt angepaßt werden, wobei die Spannzange den Stab gegen Dreh- bzw.
Torsionsbewegungen sichert, während die Vertiefung durch eine Drehbewegung hergestellt
wird. Mit derselben Spannzange kann der Stab dann auch während des Brechvorganges
gespannt und dadurch gegen eventuelle geringfügige Längsbewegungen gesichert werden,
Es ist möglich, in der Vorrichtung, insbesondere entlang der Stabführung, weitere
Einheiten unterzubringen, beispielsweise einen der Einrichtung zur Herstellung der
Vertiefung vorgeschalteten Richtrotor, einen Magazineinzug, eine Vorschubeinrichtung
für die Stäbe oder dgl. oder der Brech-Trenneinheit mindestens eine weitere Einstech-Dreheinheit
nachzuschalten, in welcher am abgelängten Werkstückrohling weitere Einstech- und/oder
Hinterdreharbeiten oder dgl. vorgenommen werden. Die Stäbe können der Vorrichtung
von einem Rollenmagazin oder einem Stangenmagazin, in welchem die Stäbe parallel
aneinanderliegend
magaziniert sind, zugeführt werden.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles mit weiteren Einzelheiten näher erläutert; es sind dargestellt
in Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Ansicht, Fig. 2 die Vorrichtung gem.
Fig. 1 in Draufsicht, Fig. 3 die Vorrichtung gem. Fig. 1 in Längsansicht von der
Seite der Stabzuführung her, Fig. 4 der Arbeitskopf der Vorrichtung gem. Fig. 1
in Stirnansicht und Fig. 5 eine schematische Darstellung von bei einer Durchführung
des Verfahrens aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten.
-
Wie die Figuren 1 bis 4 zeigen, weist eine erfindunqsgemäße Vorrichtung
eine beispielsweise geradlinige horizontale Stabführung 1 auf, die im wesentlichen
durch den vorbestimmten Verlauf bzw. die vorbestimmte Lage des stabförmigen Materiales
3 und somit durch die einzelnen entlang der Stabführung angeordneten Arbeitseinheiten
der Vorrichtung definiert ist. In Vorschubrichtung Pfeil 2 des stabförmigen Material
es 3 ist nach einem nicht näher dargestellten Rohmaterial-Magazin eine Stab-Vorschubeinrichtung
4 vorgesehen, mit welcher einstellbar das stabförmige Material 3 schrittweise und
mit hoher Genauigkeit um vorbestimmte Vorschubstrecken in Vorschubrichtung Pfeil
2 bewegt werden kann, wobei diese Wegstrecken beispielsweise durch Anschlagverstellung
stufenlos einstellbar sind.
-
In Vorschubrichtung Pfeil 2 ist unmittelbar nach der Stabvorschubeinrichtung
4 eine Arbeitseinheit 5 zur Herstellung einer Vertiefung in Form einer Einstech-Dreheinneit
vorgesehen,
die eine durchgehende Hohlwelle 6 aufweist, durch welche das stabförmige Material
3 hindurch#geführt ist. Die Arbeitseinheit 5 weist an einer Konsole 8 einen Spindelstock
7 auf, in welchem als Spindel die Hohlwelle 6 um die horizontale Mittelachse 10
des stabförmigen Materials 3 bzw. der Stabführung 1 drehbar gelagert ist.
-
An der in Vorschubrichtung Pfeil 2 vorderen Stirnseite des Spindel
stockes 7 ist an der Hohlwelle 6 ein als Einstechkopf ausgebildeter Drehkopf 9,vorzugsweise
auswechselbar, befestigt. Zwischen dem Drehkopf 9 und dem Spindelstock 7 wirkt ein
Antrieb 11 auf die Hohlwelle 6; im dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Antrieb
ein neben der Konsole 8 stehender Elektromotor vorgesehen, der über einen Riementrieb
12 mit der Hohlwelle 6 antriebsverbunden ist.
-
In der Hohlwelle 6 ist das Spannglied einer Spannvorrichtung 13 zur
Spannung des stabförmigen Materials 3 am Umfang angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist im vorderen Ende des Drehkopfes 9 eine Spannzange 14 auswechselbar angeordnet,
die über eine die Hohlwelle 6 durchsetzende Pinole 15 mit einer Gabelkupplungsscheibe
16 verbunden ist, welche unmittelbar hinter dem Spindelstock 7 am hinteren Ende
der Pinole 15 angeordnet und derart durchbohrt ist, daß das stabförmige Material
3 durch sie hindurchgeführt werden kann. Die mit Klauen in eine Umfangsnut der Kupplungsscheibe
16 eingreifende Gabel 17 der Spannvorrichtung 13, die oberhalb der Wel lenlagerung
um eine zur Mittelachse 10 rechtwinklige Achse schwenkbar an der Konsole 8 angelenkt
ist, ist mit ihrem unteren Ende an die Kolbenstange eines Arbeitszylinders 18 angelenkt,
der an der Rückseite der Konsole 8 steht. In die Gabel 17 greift die Kupplungsscheibe
16 derart ein, daß sie gegenüber dieser ungehindert gedreht werden kann, jedoch
in Richtung der Mittelachse 10 formschlüssig mit der Gabel 17 verbunden ist. Durch
Betätigen des Arbeitszylinders 18 wird
die Pinole 15 hin- und hergeschoben,
so daß die in eine entsprechende selbsthemmende Konusbohrung eingreifende Spannzange
14 gespannt bzw. gelöst wird. Die Pinole 15 und der konische Sitz für die Spannzange
14 befinden sich in einem nicht näher dargestellten Spannrohr, welches die Hohlwelle
6 und den Drehkopf 9 derart durchsetzt, daß bei feststehendem Spannrohr und damit
bei feststehender Spannzange 14 die Hohlwelle mit dem Drehkopf 9 frei gedreht werden
kann.
-
Der Drehkopf 9 weist über die vordere Stirnseite seines Gehäuses achsparallel
zur Mittelachse 10 und exzentrisch zu dieser vorstehend zwei Wellenzapfen 19, 20
auf, die zur Befestigung von Werkzeughaltern durch Umfangsspannung vorgesehen sind.
Hinter dem Drehkopf 9 ist an dem Spindelstock 7 bzw. auf der Hohlwelle 6 eine hinsichtlich
der Drehbewegungen feststehende Druckscheibe 21 angeordnet, die gegenüber dem Drehkopf
9 in Richtung der Mittelachse 10 über eine Gabel 22 durch einen Arbeitszylinder
23 verschiebbar angeordnet ist. Der Arbeitszylinder 23 kann beispielsweise zwischen
dem Antrieb 11 und der Stabführung etwa in Höhe der Mittelachse 10 an der Konsole
8 befestigt sein. An der vorderen Stirnseite der Druckscheibe 21 sind Stellstößel
24 mit ihren hinteren Endflächen abgestützt, die parallel zur Mittelachse 10 im
Gehäuse des Drehkopfes 9 verschiebbar gelagert sind und von denen jeder auf ein
im Gehäuse des Drehkopfes 9 befindliches, bei 25 nur angedeutetes Getriebe, beispielsweise
ein Hebelgetriebe, wirkt, durch welches die Linearbewegung des zugehörigen Stellstößels
24 in eine Drehbewegung des zugehörigen Wellenzapfens 19 bzw. 20 umgesetzt wird.
Dadurch können die Werkzeuge während des Laufes des Drehkopfes 9 zugestellt und
über den Außenumfang des stabförmigen Materials 2 hinaus zurückgezoqen werden. Wie
Fig. 4 zeigt, ist auf jedem Wellenzapfen 19 bzw. 20 ein Werkzeughalter 26 bzw. 27
mit
einem Werkzeug 28 bzw. 29 in Form beispielsweise eines Hartmetall-Schneidplättchens
angeordnet, wobei die beiden Schneidwerkzeuge 28, 29 an einander diametral gegenüberliegenden
Umfangszonen des stabförmigen Materials 3 angreifen. Die beiden Werkzeuge 28, 29
können auch in Richtung der Mittelachse 10 gegeneinander derart versetzt sein, daß
zwei gesonderte Einstiche bzw.
-
zwei im Achsabstand zueinanderliegende Dreharbeiten ausgeführt werden
können.
-
Unmittelbar benachbart zum vorderen Ende des Drehkopfes 9 ist auf
einer gesonderten Konsole 31 eine Brech-Trenneinheit vorgesehen, die zwei unmittelbar
benachbart zueinander liegende Brechglieder 32, 33- aufweist. Ein Brechglied, nämlich
das näher beim Drehkopf 9 bzw. der Stabzuführung zugekehrt liegende Brechglied 32,
ist an der Konsole 31 befestigt bzw. ein baulicher Bestandteil der Konsole 31. Das
andere Brechglied 33 ist an dem Brechglied 32 um eine Achse 34 schwenkbar gelagert,
die parallel zur -Mittelachse 10 des im Bereich der Brech-Trenneinheit 30 liegenden
Abschnittes der Stabführung 1 und im Abstand horizontal neben dieser Mittelachse
10 liegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das nach Art eines annähernd
geradlinigen Hebelarmes ausgebildete Brechglied 33 mit einem Ende auf einem Lagerbolzen
35 gelagert, welcher Bohrungen in beiden Brechgliedern 32,33 durchsetzt. Nahe benachbart
zur Achs-e 34 sind in entsprechenden Bohrungen der Brechg-lieder 32, 33 Buchsen
36, 37 angeordnet, von denen die am feststehenden Brechglied 32 vorgesehene Buchse
36 in der Mittelachse 10 liegt, während die andere Buchse 37 nur bei einer Stellung
des zugehörigen Brechgliedes 33 ebenfalls in dieser Mittelachse 10 liegt. Die einander
zugekehrten Stirnflächen der beiden Buchsen 36, 37 liegen nahezu in einer Ebene,
wobei im dargstellten Ausführungsbeispiel auch die
beiden Brechglieder
32, 33 mit ihren einander zugekehrten Seitenflächen 38 aneinander gleitend geführt
sind. Die Buchsen 36, 37 sind in ihrer vorbestimmten Lage gegenüber den Brechgliedern
32, 33 mit geeigneten Sicherungsgliedern 39 gesichert und können nach Lösen dieser
Sicherungsglieder entfernt bzw. ausgewechselt werden. Am freien, auf der von der
Achse 34 abgekehrten Seite der Buchsen 36, 37 bzw. der Stabführung liegenden Ende
des bewegbar gelagerten Brechgliedes 33 greift ein Arbeitszylinder 40 an, der an
einem Galgen 41 der Konsole 31 über diesem Ende mit annähernd vertikaler Achse hängend
gelagert ist und dessen Kolbenstange mit einem Abstand von der Achse 34 an dem Brechglied
33 angelenkt ist, welcher wesentlich größer als der Abstand zwischen der Mittelachse
10 und der Achse 34 ist. Das stabförmige Material 3 wird zuerst über die Teilungsebene
in die beiden Buchsen 36, 37 bei achsgleicher Ausrichtung der beiden Buchsen eingeführt,
wonach durch Bewegen des Brechgliedes 32 mit Hilfe des Antriebes 40 die Buchse 37
aus ihrer zur Buchse 36 achsgleichen Lage unter strenger Beibehaltung ihrer zur
Mittelachse 10 achsparallelen Lage bewegt und dabei der Stab gebrochen wird.
-
In Fig. 5 sind von oben nach unten aufeinanderfolgend mehrere Arbeitsschritte
des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das stabförmige Material 3 wird zunächst
in Vorschubrichtung Pfeil 2 in eine erste Position gebracht, in welcher die vorbestimmte,
zur Mittelachse 10 rechtwinklige Trennebene 42 in die Ebene der Arbeitseinheit gebracht
wird, in welcher deren Werkzeuge 28, 29 arbeiten.
-
Die Trennebene 42 liegt zwischen den voneinander zu trennenden Stababschnitten
43, 44, nämlich dem abzulängenden, als Werkstuckrohling oder Fertigteil vorgesehenen
Stababschnitt 43, und dem zunächst am stabförmigem Material 3 verbleibenden bzw.
diesem zugehörigen Hauptabschnitt
44. Mit Hilfe der Spannvorrichtung
13 wird der Hauptabschnitt 44 gespannt, wonach durch Drehen und radial zur Mittelachse
10 gerichtete Zustellbewegung der Werkzeuge 28, 29 eine ringnut- bzw. einstichartige
Vertiefung 47 im Umfang des stabförmigem Materiales 3 hergestellt wird. Diese Vertiefung
47 ist symmetrisch zur Trennebene 42 ausgebildet und weist im dargestellten Ausführungsbeispiel
zwischen ihren Flanken 48, 49 einen Winkel von etwa 900 auf. Im Zentrum bzw. Vertiefungsgrund
bilden die Flanken 48, 49 eine scharfwinklige Kerbe 50.
-
Während des Anbringens der Vertiefung 47 kann ein Teil des Stababschnittes
43 im Bereich von Brechdruckflächen 59 bis 54 der Brech-Trenneinheit 30 liegen,
wobei diese Brechdruckflächen durch Umfangsabschnitte der Bohrungen der Buchsen
36, 37 gebildet sind; jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende Abschnitte
der Bohrungsinnenflächen der beiden Buchsen 36, 37 bilden je nach Bewegungsrichtung
der mit dem Brechglied 33 bewegbaren Buchse 37 die beiden wirksamen Brechdruckflächen
51, 52 bzw. 53, 54.
-
Während des Anbringens der Vertiecung 47 sind die Brechdruckflächen
51 bis 54 jedoch durch Festsetzung der bewegbaren Buchse 37 in einer entsprechenden
Lage so ausgerichtet, daß das stabförmige Material 3 frei hindurchgeschoben werden
kann. Ob der Abschnitt 43 während des Anbringens der Vertiefung 47 in die Brech-Trenneinheit
30 eingreift oder nicht, hängt von der Differenz zwischen dem Abstand der Werkzeuge
28, 29 von der Brech-Trenneinheit 30 und der vorbestimmten Länge des Stababschnittes
43 ab.
-
Nach dem Anbringen der Vertiefung 47 wird die Spannvorrichtung 13
vom stabförmigem Material 3 gelöst, und dieses wird in Vorschubrichtung Pfeil 2
soweit vorgeschoben, bis die Trennebene 42, d.h. die Mittelebene der Vertiefung
47, mit der Mittelebene zwischen den Buchsen 36, 37 bzw. den Brechdruckflächen
51,
53 einerseits und 52, 54 andererseits zusammenfällt. Die Mittelachsen 45, 46 der
Stababschnitte 43, 44 liegen hierbei noch achsgleich zueinander, d.h.
-
in der Mittelachse 10 des übrigen stabförmigen Materials bzw. der
Stabführung. Nun kann die Spannvorrichtung 13 wieder geschlossen werden, so daß
der Abschnitt 44 gegen Drehbewegungen sowie gegen Längsbewegungen gesichert ist.
-
Danach wird durch Bewegen der Buchse 37 rechtwinklig zur Mittelachse
10 bzw. parallel zur Trennebene 42 in Pfeilrichtung 55 die Brechdruckfläche 51 dieser
Buchse 37 gegen den zugehörigen Umfangsbereich des Stababschnittes 43 mit so großer
Kraft gepreßt, daß dieser radial gegenüber dem anderen Stababschnitt 44 versetzt
wird, der dabei an der gegenüberliegenden Brechdruckfläche 52 der zugehörigen Buchse
36 abgestützt wird. Während die Mittelachse 46 des Hauptabschnittes 44 hierbei im
wesentlichen achsgleich zur Mittelachse 10 verbleibt, wird die Mittelachse 45 des
Stababschnittes 53 demgegenüber achsparallel beispielsweise um etwa einen Millimeter
versetzt. Dabei verformen sich die beiden einander zugekehrten Enden der Stababschnitte
43, 44 ausschließlich zwischen den seitlichen Begrenzungen der Vertiefung 47, derart,
daß durch den Scherstau keine Materialanhäufungen von der Größenordnung entstehen
können, daß diese über die vorbestimmten Außenumfangs-Hüllflächen der Stababschnitte
vortreten. Das Maß, um welches der Stabschnitt 43 gegenüber dem Stababschnitt 44
hierbei unter laufender Beibehaltung der achsparallelen Lage versetzt wird, wird
zweckmäßig so klein gewählt, daß mit Sicherheit im Bereich der Kerbe 50 noch kein
Bruch auftreten kann. Danach wird die Bewegungsrichtung der Buchse 37 umgekehrt,
derart, daß die beiden gegenüberliegenden Umfangsbereich der Bohrungswandungen der
Buchsen 36, 37 als Brechdruckflächen 53, 54 wirksam werden und der Stababschnitt
43 in entgegengesetzter
Richtung Pfeil 56 wieder zu seiner zur
Achse 46 bzw.
-
zur Mittelachse 10 achsgleichen Stellung versetzt wird.
-
Die Bemessung des radialen Versatzes im Verhältnis zur Bruchfestigkeit
im Bereich der Kerbe 50 kann dabei so gewählt werden, daß die beiden Stababschnitte
43, 44 gerade dann auseinanderbrechen, wenn sie ihre achsgleiche Lage erreicht haben;
er kann aber auch so gewählt werden, daß der Bruch vorher oder nachher eintritt,
wobei im letzteren Fall der Stabschnitt 43 über seine zum Stababschnitt 44 achsgleiche
Lage hinaus in Pfeilrichtung 56 weiterversetzt wird, bis der Bruch eintritt. Durch
die hin- und hergehende Bewegung beim Brechen werden Unsymmetrien in der Bruchfläche
und einseitige Materialanhäufungen auf einfache Weise vermieden. Außerdem befindet
sich nach erfolgtem Bruch der abzulängende Stababschnitt 43 in der Mittelachse 10
und damit in seiner für den Weitertransport günstigsten Lage, während sich die Brechdruckflächen
wieder in der Ausgangslage befinden.
-
Wie Fig. 5 ferner zeigt, bilden die Flanken 48, 49 nach dem Bruch
Anfassungen an den Enden der Stababs#chnitte, wobei diese Anfasungen gratfrei in
die Umfangsflächen der Stababschnitte übergehen. Nach dem Bruch wird das stabförmige
Material 3 wieder in Vorschubrichtung Pfeil 2 bei geöffneter Spannvorrichtung 13
soweit vorgeschoben, bis die nächste vorbestimmte Trennstelle im Bereich der Werkzeuge
28, 29 liegt. Hierbei wird der zuvor abgetrennte Stababschnitt 43 aus der Brech-Trenneinheit
ausgestoßen. Die beschriebene Ausbildung eignet sich auch zum Ablängen verhältnismäßig
kurzer Werkstücke, die beispielsweise eine Länge von nur 15 mm haben können. Zweckmäßig
ist es jedoch, wenn jede Brechdruckfläche eine gegenüber dem Durchmesser des stabförmigen
Materiales 3 größere, insbesondere mehrfach größere Länge aufweist, um eine sichere
Übertragung
des Brechdruckes zu gewährleisten. Die Aufrechterhaltung der achsparallelen Lage
des Stababschnittes 43 gegenüber dem Stababschnitt 44 beim Brechen wird durch enge
Anpassung der Bohrungsdurchmesser der Buchsen 36, 37 an den Außendurchmesser des
stabförmigen Materials 3 erzielt. Falls erforderlich, können die Endflächen der
abgelängten Stababschnitte, insbesondere wenn diese für die Weiterbearbeitung in
Automaten vorgesehen sind, auch durch Drehen bearbeitet werden. Die im dargestellten
Ausführungsbeispiel durch den Durchmesser gegebene Gesamtquerschnittshöhe des stabförmigen
Materiales 3 ist mit 57 bezeichnet.
-
Wie Fig. 5 ferner zeigt, wird das Maß, um welches die Stababschnitte
zum Brechen gegeneinander versetzt werden bzw. um welches die einander gegenüberliegenden
Brechdruckflächen 51, 52 bzw. 53, 54 gegeneinander versetzt werden, nur so groß
gewählt, daß die einander zugekehrten im Bereich der Vertiefung 47 bzw. der Trennebene
42 liegenden Endkanten der jeweils wirksamen Brechdruckflächen 51, 52 bzw. 53, 54
nicht in Eingriff mit dem stabförmigem Material kommen, also keinen Scherschnitt
bewirken. Dadurch wird außer einer geringen Verformung der Stababschnitte auch eine
hohe Standzeit der Buchsen 36, 37 erreicht.
-
- Leerseite -