DE3542980A1 - Verfahren und vorrichtung zum abtrennen des grates beim trennschneiden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß der im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 6 bezeichneten Art.

Das für die Weiterverarbeitung vorgesehene Halbzeug, wie es durch Stranggießen oder durch einen Walzvorgang erzeugt wird, wird durch Schneiden in Querrichtung und, sofern es sich um Brammen handelt, die nicht in voller Breiteverarbeitet werden sollen, auch in Längsrichtung aufgeteilt. Hierfür finden bekanntlich Brennschneid­ einrichtungen Anwendung, bei denen der Schneidstrahl mit hoher kinetischer Energie austritt. Die Vorschubgeschwindigkeit wird da­ bei so gewählt, daß der Schneidstrahl das Halbzeug mit Sicherheit durchdringt. Auf seiner Austrittsseite expandiert der Schneid­ strahl stark und nimmt dabei flüssiges Metall mit, welches sich als sogenannter Grat auch auf der an die Austrittsseite angrenzen­ den Fläche des Halbzeuges absetzt und mit letzterem auf Grund seiner hohen Temperatur zumindest verklebt. Dieser anhaftende Grat muß vor der Weiterverarbeitung wieder entfernt werden, weil er sonst schwere Walzfehler hervorrufen würde.

Der genannte Grat wird mit erheblichem Aufwand durch Meißeln, Hobeln und Schlämmen entfernt, wobei er vollständig abgetragen wird. Sofern für die Abtragung ein Schleifvorgang gewählt wurde, war hierbei von Nachteil, daß der anhaftende Grat durch den Schleifdruck eingepresst werden konnte. Dies hat sich vor allem bei noch warmem Material, wie beim Stranggießen, nachteilig ausge­ wirkt, weil die dadurch bedingten Oberflächenfehler zunächst ver­ deckt sind und sich erst in einer späteren Verarbeitungsstufe aus­ wirkt.

Bei der Einrichtung der für die Abtragung vorgesehenen Maschine, also beispielsweise einer Hobelmaschine, ergibt sich der weitere Nachteil, daß das Halbzeug vor allem im Falle stranggegossenen Materials zwar gerichtet ist, jedoch in Längsrichtung immer noch in gewissem Ausmaß Krümmungen aufweisen kann. Diesen vermag eine gerad­ linig geführte Bearbeitungsmaschine nicht zu folgen, so daß von der Abtragung entweder zuviel oder zuwenig Material erfasst wird, wenn die erwähnten Krümmungen auftreten. Die gleichen Erschei­ nungen würden sich beim Meißeln oder beim Maschinenflämmen er­ geben. Man kann zwar auch von Hand meißeln und flämmen, wobei man dem Kantenverlauf des Schnittes folgen kann, indes reicht hierbei die Leistung nicht aus, um den Entgratungsvorgang hinreichend schnell im Materialfluss vornehmen zu können. Gerade für einen kontinuierlichen Materialfluss einer Produktionsanlage ist jedoch die Anpassung an die Durchlaufgeschwindigkeit des Materials durch eine entsprechende Leistung der Bearbeitungseinrichtungen notwen­ dig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu einer leistungs­ fähigen Entgratung zu kommen, bei welcher insbesondere der bis­ herige Abtragungsaufwand erheblich herabgesetzt ist. Darüber hinaus soll die Entgratung so durchgeführt werden, daß sie auch örtlichen Un­ geradlinigkeiten im Verlauf der Schneidkante zu folgen vermag, ohne unnötig viel Material abzutragen.

Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung durch das Verfahren gemäß dem Vorschlag des Patentanspruchs 1 und den sich darauf be­ ziehenden Unteransprüchen 2 bis 5 sowie durch die Vorrichtung ge­ mäß dem Vorschlag des Patentanspruchs 6 und den sich darauf be­ ziehenden Unteransprüchen 7 bis 9.

Somit läßt sich das erfindungsgemäße Abtrennen des Grats auf die Abtragung des unmittelbar in Nähe der Schneidkante befindlichen Materials begrenzen, wobei indes das an die Schneidgrenze unmittelbar angrenzende Halbzeugmaterial selbst auch abge­ schliffen wird. Diese Abtragung führt zu einer Abschrägung, die für die Weiterverarbeitung des Halbzeuges nicht nur nicht störend ist, sondern sogar beim Walzen ausgesprochene Vorteile bietet. Vor allem entfallen nach dem Vorschlag der Erfindung die nach dem Stand der Technik störend gewesenen, ungewollten Abtragungen und Unebenheiten im Schneidkantenbereich. Statt dessen kommt es zu der genannten, geometrisch genau fixierten Abschrägung, im An­ schluß an welche der übrige Schneidgrat, der sonst am Halbzeug durch Klebung anhaftet, von der Halbzeugebene gelöst ist. Insbe­ sondere fällt dieser übrige Grat dann, wenn die Schleifscheibe an einer auf der Unterseite des Halbzeuges verlaufenden Schneidkante entlang geführt wird, von alleine ab.

Für dieses Verhalten des Grates sind einerseits die durch das Schleifen hervorgerufenen mechanischen Erschütterungen und ander­ erseits die unterschiedlichen thermischen Auswirkungen der Schleifwärme beim Halbzeug und beim Grat maßgeblich. Die unter­ schiedliche Wärmeeintragung führt dazu, daß es zu Unterschieden in der Wärmeausdehnung zwischen Halbzeug und Grat kommt, wodurch entsprechende Spannungen hervorgerufen werden. Als Folge dieser Spannungen vermag sich der Grat von der Oberfläche des Halbzeuges zu lösen, was durch die mechanischen Erschütterungen während des Schleifvorganges noch begünstigt wird. Im Ergebnis entfällt daher die vollständige Abtragung des Grates durch Schleifen, Hobeln oder Flämmen wie auch das aufwendige Abschlagen des Grates durch Meißeln. Vielmehr erlaubt es die Erfindung, die Entgratung wirkungsvoll und in einer für die Weiterverarbeitung des Halb­ zeuges vorteilhafte Weise auszuführen. Hinzu kommt noch, daß die abgefallenen Grate leicht im Schrottkreislauf erfasst werden können.

Die erfindungsgemäß nicht vermeidbare Schrägung ist sowohl für die Entgratung als auch für die nachfolgende Weiterverarbeitung des Halbzeuges vor allem dann zweckmäßig, wenn sie unter einem Winkel von etwa 45° vorgenommen wird.

Eine kraftschlüssige Anlage der Schleifscheibe und der Schneid­ kante gestattet es weiterhin, daß sich die Schleifscheibe allen örtlichen Unebenheiten anpasst. Insbesondere kann sie Krümmungsverläufen des Halbzeuges folgen. Darüber hinaus gewährt der Kraftschluss eine gleichmäßige Abtragung bis zu einer Tiefe, wie sie für die Entfernung des Grates erforderlich ist. Es reicht für diesen Fall völlig aus, die Schleifscheibe einer Führung von den an die Schneidkante angrenzenden Ebenen des Halbzeuges aus­ zusetzen.

Die Schleifscheibe gelangt im übrigen nicht stirnflächig, sondern mit einer Mantelfläche auf die Schneidkante zur Einwirkung. Die Mantelfläche kann dabei zylindrisch oder kegelstumpfförmig oder auch gekrümmt sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Lösung der anmel­ dungsgemäßen Aufgabenstellung in einer besonders wirkungsvollen Wei­ se dadurch, daß der die Schleifscheibe tragende Lagerarm mit seinen Anschlägen einerseits auf die Schneidebene und andererseits auf die den Grat tragende Ebene des Halbzeuges einstellbar ist. Auf diese Weise läßt sich eine Abtragung vornehmen, bei welcher der Winkel der Abschrägung und das Ausmaß der letzteren präzise vorgebbar sind. Für die Achsenlage der Schleifscheiben läßt sich mit Rücksicht auf deren Lagerung im Lager des verschwenkbaren Lagerarms vereinfachend an­ nehmen, daß die Achsen innerhalb einer Ebene eine Verschiebung erfahren, um von der Ausgangsstellung, in welcher der Grat noch mit dem Halbzeug verbunden ist, in die Endstellung, in welcher die Abschrägung erzeugt ist, überführt zu werden. Wenn die Anordnung so geschaffen ist, daß diese Ebene die von derSchneidkante gebildete Linie schneidet, so kommt man zu einer geradflächigen Abschrägung. Wenn die Ebene der Schleif­ scheibenachsenverschiebung jedoch parallel zur von der Schneidkante gebildeten Linie verläuft, bildet sich die Drehfläche der Schleif­ scheibe bei der genannten Abtragung ab. Die letztqenannte Anordnung ist indes konstruktiv leichter zu verwirklichen, weil dabei die An­ schläge senkrecht bzw. parallel zum Lagerarm ausgerichtet sein können.

Man kann im übrigen auch mit einer Schleifscheibe der letztgenannten Anordnung zu einer geradflächligen Abschrägung beim Halbzeug kommen, wenn man eine Schleifscheibe mit einer entsprechend schräg verlaufen­ den, kegelstumpfartigen Mantelfläche verwendet, die dann neben einem zylindrischen Abschnitt hestehen kann.

Um sicherzustellen, daß die Schleifscheibe nicht nur auf Grund ihres Gewichtes dem Verlauf der Schneidkante bei der Relativbewegung gegen­ über dem Halbzeug folgt, wird der Lagerarm vorteilhaft noch elastisch beaufschlagt, zu welchem Zwecke sich insbesondere eine pneumatisch betreibbare Kolben-Zylinder-Einheit eignet. Die gesamte Anordnung läßt sich zwecks Herstellung der Relativbewegung im übrigen so tref­ fen, daß der Lagerarm auf einem Schlitten in Richtung auf die Schneid­ ebene des Halbzeuges zu verfahrbar ist, wobei der Schlitten seiner­ seits sich in Längsrichtung der Schneidkante verfahren läßt.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen:

Fig. 1 die erfindugsgemäße Entgratung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 die durch die Abtragung gebildete Abschrägung der Schneidkante und den dabei abgelösten Grat,

Fig. 3 eine seitliche Ansicht des erfindungsgemäßen Entgratens bei Rundhalbzeug,

Fig. 4 eine Teilansicht entsprechend Fig. 3 beim Entgraten einer Längskante und

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Anordnung der Schleifscheibe und ihres Lagerarms bei der Entgratung zweier aneinander angrenzender Schneidkanten.

Gemäß Fig. 1 ist der Querschnitt des Halbzeuges 5 mit auf der oberseitigen Ebene 4 anhaftendem Grat 9 erkennbar, nachdem die Schneidebene 3 durch einen Trennschneidvorgang entstanden ist. An der Schneidkante 2 wird die Schleifscheibe 1 gemäß der Erfindung so angesetzt, daß ihre Mantelfläche von zylindrischer Form 6 dabei unter einem Winkel geneigt ist, der zwischen demjenigen der Schneid­ ebene 3 und demjenigen der den Grat 9 tragenden Ebene 4 liegt. Die­ ser Winkel kann der weiteren Verarbeitungsart des Halbzeuges ent­ sprechend gewählt werden und beträgt häufig etwa 45°.

Beim Schleifen wird nicht nur Material des Grates, sondern auch Ma­ terial des Halbzeuges abgetragen. In beiden Fällen führt diese Ab­ tragung zu einer Wärmeentwicklung, die sich innerhalb des verhält­ nismäßig massereichen Halbzeuges wegen der guten Wärmeleitfähigkeit des Metalls nicht nennenswert auswirkt. Innerhalb des Grates 9, der von geringerer Masse ist, kommt es hingegen zu einem Stau, da die Ableitmöglichkeiten der aufgenommenen Wärme durch die in der Regel nur klebende Verbindung mit dem Halbzeug sehr begrenzt sind. Dieser Stau führt zu einer Temperaturerhöhung des Halbzeuges, auf Grund welcher dann die erwähnten thermischen Spannungen eintreten. Diesen überlagern sich noch die mechanischen Schleifspannungen, so daß es, wie Fig. 2 zeigt, nach Beendigung des Schleifens zur Ablösung des hier mit 9′ bezeichneten Grates kommt, während andererseits das Halbzeug im Bereich der Schneidkanten eine Abschrägung erfahren hat.

Die Schleifscheibenachse 8 kann abweichend von der Art nach Fig. 1 insbesondere auch die Anordnung nach Fig. 3 besitzen, so daß sich die Form der im Bereich der Schneidkante 2 zu erzeugenden Abschrägung demgemäß verändert. Die Schleifscheibe 1 ist bei der Anordnung nach Fig. 3 an einem Lagerarm 12 gelagert, der einen zeichnerisch nicht wiedergegebenen Antriebsmotor trägt, so daß sich die Schleifscheibe 1, wie zeichnerisch durch den Drehpfeil dargestellt, im Uhrzeigersinn antreiben läßt. Das in diesem Falle zu entgratende Halbzeug 5 ist von rundem Querschnitt und wird während des Schleifens in Rich­ tung des Drehpfeils 13 angetrieben. Der Lagerarm 12 trägt die An­ schläge 10 und 11, die beide in Richtung der dargestellten Doppel­ pfeile verstell- und einstellbar sind. Somit läßt sich durch den Anschlag 11 weitgehend der Abtragungswinkel festlegen, während der Anschlag 10 mehr für die Einstellung der Abtragungstiefe geeignet ist. Der Grat wird auch in diesem Falle von der ihn tragenden Ebene 4 gelöst, so daß er infolge der Drehung des Halbzeuges ab­ fällt. Gleichfalls kommt es dabei zur Ausbildung einer Abschrägung, die einen Winkel von etwa 45° besitzt.

Der Schlitten 14 ist seinerseits mit dem Schwenklager für den Arm 12 ausgeführt, so daß letzterem in Richtung des Doppelpfeiles 15 beweg­ lich ist. Weiterhin ist der Schlitten 14 in Richtung desDoppel­ pfeiles 16 vor- und zurückfahrbar. Wenn die Anordnung gleichfalls zum Schleifen von sich in Längsrichtung erstreckenden Schleifkanten Verwendung finden soll, wird der Schlitten 14 auch noch senkrecht zur Richtung seines Doppelpfeiles 16 verfahrbar ausgeführt, so daß sich in jedem Falle eine vollständige Bearbeitung des Halbzeuges erzielen läßt. Dabei kann neben der zylindrischen Form 6 auch eine kegelstumpfartige Form 7 der Schleifscheibe 1 zur Einwirkung auf das Halbzeug gebracht werden.

Die Abtragung der Schneidkante kann, wie erwähnt, auch unter einem anderen Winkel erfolgen. So zeigt Fig. 4 die Einstellung der Schleif­ scheibe 1 auf die Schneidkante 2 des Halbzeuges 5 derart, daß nur eine äußerst geringe Anschrägung erreicht wird, indem die zylin­ drische Mantelfläche der Schleifscheibe 1 nahezu auf der Ebene 4 des Halbzeuges 5 aufliegt. Auch diese Abtragung läßt sich mittels der Anschläge 10 und 11 präzise vorgeben, wobei die Schleifscheibe 1 dem Verlauf der Schneidkante auch im Falle von Krümmungen folgt.

Die Draufsicht gemäß Fig. 5 entspricht bei der mit vollen Linien dargestellten Schleifscheibe 1 etwa der in Fig. 4 dargestellten Abtragung. Die am Arm 12 gelagerte Schleifscheibe 1 liegt dabei nahezu auf der Schneidkante zwischen der Schneidebene 3 und der den Grat tragenden Ebene 4 auf. Es besteht eine volle Beweglichkeit in Richtung der Doppelpfeile 16 und 17, so daß die Voraussetzungen für die Anpassung der Stellung der Schleifscheibe 1 an den Verlauf der Schneidkante erfüllt sind. In strichpunktierter Weise ist das Be­ schleifen einer weiteren Schneidkante mittels einer kegelstumpf­ artigen Form 7 des Schleifscheibenmantels wiedergegeben. Dies macht deutlich, daß man, ohne die vorhandene Vorrichtung grundsätzlich zu ändern, auch senkrecht zueinanderstehende Schneidkanten ent­ graten kann.

Claims (9)

1. Verfahren zum Abtrennen des beim Trennschneiden von Halbzeug aus Stahl mit Brennern gebildeten Grates, wobei eine Abtragung vor­ genommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Schneidebene und der daran angrenzenden, den Grat tragenden Halb­ zeugebene bestehende Schneidkante mit der Mantelfläche einer Schleif­ scheibe derart geschliffen wird, daß sich der Grat durch die Schleif­ wärme stärker als das ihn tragende Halbzeug erhitzt, und daß die Schleiftiefe bis zu Bildung einer Abschrägung zwischen den angren­ zenden Halbzeugflächen reicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantel­ fläche der Schleifscheibe derart eingestellt wird, daß die Ab­ schrägung einen Winkel von etwa 45° erreicht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe kraftschlüssig an der Schneidkante gehalten und in der gleichen Richtung wie der Schnitt an der Schneidkante entlang­ geführt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe an einer auf der Unterseite des Halbzeuges verlaufenen Schneidkante entlanggeführt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe von den an die Schneidkante angrenzenden Ebenen des Halbzeuges geführt wird, während es zu einer Relativverschiebung zwi­ schen Schleifscheibe und Halbzeug kommt.

6. Vorrichtung zum Abtrennen des beim Trennschneiden von Halbzeug aus Stahl mit Brennern gebildeten Grates, wobei eine Abtragung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß Sie eine Schleif­ scheibe (1) mit an der Schneidkante (2) zwischen der Schneidebene (3) und der daran angrenzenden, den Grat (9) tragenden Ebene (4) des Halbzeuges (5) heranführbare Mantelfläche aufweist, für die ein Lager an einem verschwenkbarem Lagerarm (12) be­ steht, der auf die Schneidebene (3) und die den Grat tragende Ebene (4) des Halbzeuges (5) einstellbare Anschläge (10, 11) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe (1) eine Mantelfläche von zylindrischer (6) und sich daran anschließender kegelstumpfartiger (7) Form ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerarm (12) elastisch derart beaufschlagt ist, daß die Schleifscheibe (1) gegen die Schneidkante (2) gedrückt ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerarm (12) auf einem Schlitten angeordnet ist, der in Längsrichtung der Schneidkante (2) sowie weiterhin in Richtung auf die Schneidebene (3) verfahrbar ist.