DE432320C - Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Metallen - Google Patents

Description

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Die mechanische Bearbeitung von Metallen auf kaltem Wege erfolgt allgemein in der Weise, daß der überschüssige Werkstoff von dem Werkstück in Schichten abgelöst wird. Das ideale, technisch und wirtschaftlich vollkommene Verfahren zur Ablösung der Schicht würde' darin bestehen, daß die Schicht als Ganzes durch einen einzigen Horizontalschnitt, d. h. einen solchen parallel zur Oberfläche, vom Werkstück abgelöst wird, wobei die schneidende Kante lediglich in der Trennebene angreift, wie dies in seltenen Einzelfällen mit sogenannten Breitmessern auf Drehbänken geschieht. Von der allgemeinen Anwendung dieses idealen Verfahrens ist die Technik noch sehr weit entfernt. Normalerweise arbeitet man mit einer mehr oder weniger feinen Zerspannung durch Vertikalschnitte, d. h. solche quer zur Oberfläche, was erhebliche Verluste an Arbeit, Zeit und Werk- ao zeugmaterial bedeutet. Außerdem ist es mit den üblichen Werkzeugen und Arbeits-

methoden im allgemeinen nicht möglich, die Bearbeitung einer Fläche von nennenswerter Breite in einem Arbeitsgange vorzunehmen. Wo dies aber, wie z. B. mit Hoehlejstungsfräsern, geschieht, muß eine sehr längsame Arbeitsgeschwindigkeit und eine besonders hochgradige kraftverzehrende Zermahlung der abzuhebenden Schicht mit in Kauf genommen werden.

ίο Diese Nachteile beseitigt die vorliegende Erfindung. Sie besteht in einer neuartigen und überall anwendbaren qualitativen Unterteilung der Gesamtarbeit in vorbereitende Arbeit und in eigentliche Abhebearbeit mit je besonderen Werkzeugen. Diese sind derart gestaltet, daß das Verfahren ein Arbeiten in beliebiger Breite gestattet und sich dem obenerwähnten Ideal der Schichtablösung durch reinen Horizontalschnitt sehr stark nähert, indem das eigentliche Arbeitswerkzeug — der Schälstahl — mit seinen schneidenden Kanten nur in der die Schicht vom Werkstück trennenden Ebene angreift. Das Verfahren ist folgendes:

Ein vorbereitendes Werkzeug — der Schichttrenner — geht zunächst über die Oberfläche des Werkstückes. Er leistet nicht, oder nur ganz unwesentlich, unmittelbar produktive Arbeit; seine Aufgabe ist, die Spitze und die Schneidkantenecken des nach ihm zur Wirkung kommenden Schälstahles von Aufbrech- oder Abreißarbeit zu entlasten und damit ein Verbrennen oder Stumpfwerden dieser Teile des Schälstahles zu verhüten. Seine Arbeit besteht also nur in einer Unterbrechung der Kontinuität der Oberfläche des Werkstückes durch Bildung einer Trennfuge auf Schichttiefe. Durch den Schichttrenner (oder deren mehrere) wird die abzuhebende Schicht in Teilschichten zerlegt, die parallele Längsstreifen sein können, wie sie z. B. auf einer Hobelmaschine entstehen würden. Es können auch konachsiale, gleich große Zylinder sein, wie sie z. B. auf einer Horizontaldrehbank entstehen wurden, oder konzentrische Ringe verschiedenen Durchmessers, wie sie z. B. auf einer Karusselldrehbank sich bilden wurden. Die Teilschichten können auch noch andere Formen annehmen, z. B. wenn es sich um kegelförmig gestaltete Werkzeuge handelt.

Die Trennfuge wird zweckmäßig so schmal

wie möglich gehalten. Ihre Bildung kann

durch ein ruhendes Werkzeug (Hobelstahl, Drehstahl u. dgl.) oder durch ein bewegtes Werkzeug (wie z. B. Fräser o. dgl.) erfolgen.

Die Trennfuge muß aber nicht unbedingt unter Schnittwirkung entstehen; sie kann auch in geeigneten Fällen unter Druck-

•io wirkung, z. B. durch eine scharfkantige Rolle, gebildet werden.

Dem Schichttrenner folgt der Schälstahl. Er besteht aus einem Schnittwerkzeug von beispielsweise rhomboidalem und zur Bewegungsrichtung symmetrisch geformtem Querschnitt. Die Kanten der beiden symmetrisch angeordneten, im Grundriß einen Winkel bildenden Schneiden stehen parallel zur Bearbeitungsfläche, arbeiten also in reinem Horizontalschnitt. Ihre Länge und die Anordnung des Werkzeuges sind so gewählt, daß sowohl seine Spitze wie auch die beiden Enden der Schneidkanten in Trennfugen oder außerhalb des Werkstückrandes laufen.

Durch diese Ausgestaltung und Anordnung des Schälstahles wird erreicht, daß der abzulösende Werkstoff in einem Zustand der Zerkleinerung, der weit hinter dem üblichen zurückbleibt, rechts und links vor den Schneidkanten aufgeworfen wird. Die symmetrische Gestaltung des Stahles läßt dabei keine quer zur Bewegungsrichtung wirkende einseitige Kraft entstehen. Anderseits steht nichts im Wege, mehrere Schälstahle unter Vorschaltung einer entsprechenden Zahl von Schichttrennern zu gleicher Zeit auf das Werkstück parallel arbeiten zu lassen und damit eine größere Fläche auf einmal zu bearbeiten. Ihre Grenze findet diese Möglichkeit bei vorhandenen Maschinen nur an der Stärke der Bauteile oder des Antriebes; denn es ist klar, daß trotz geringeren spezifischen Arbeitsaufwandes eine vergrößerte Arbeitsbreite wesentlich größere Arbeitsleistungen, als bisher üblich, verlangt.

Selbstverständlich können die zu bearbeitenden Flächen quer zur Bewegungsrichtung des Werkzeuges beliebig zusammengesetzt sein, gekrümmt, gewellt, profiliert, winkelig, wie z. B. Prismenführungen von Hobelbankbetten. Ferner beschränkt sich die Anwendung des Verfahrens nicht auf die Bearbeitung der Oberfläche von Werkstücken; es kommt auch für Tiefarbeit, z. B. Bohren, Sägen, Räumen, in Betracht.

Das Unterteilen der abzutrennenden Schicht und das Schälen müssen nicht notwendig oder ausschließlich durch ruhende Werkzeuge unter kontinuierlicher Relativbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug erfolgen. Es kann auch zweckmäßig sein, neben dieser Relativbewegung einen Sonderantrieb für die Werkzeuge vorzusehen. Dieser kann stetig sein, so z. B. wenn der Schichttrenner in Form einer Kreissäge ausgeführt wird und Druckbewegung erhält; er kann aber auch absatz- oder stoßweise erfolgen, so z. B. wenn der Schälstahl durch Preßluft stoßweise angetrieben wird.

Die Ableitung der bei der Bearbeitung entstehenden Wärme läßt sich dann besonders wirksam gestalten, wenn man den Schälstahl

mit vollem Querschnitt bis dicht auf die Bearbeitungsfläche herunterreichen läßt, ihn längs durchbohrt und durch Luft oder Flüssigkeiten kühlt.

Wenn es auch das einfachste ist, Schichttrenner und Schälstahl, die aus einem Stück oder aus mehreren zu einem Gesamtwerkzeug zusammengeschlossenen Teilen bestehen können, in einem Arbeitsgange wirken zu lassen,

ίο so ist dies für das Verfahren an und für sich durchaus nicht notwendig. Denkbar ist es auch z. B., um Werkzeugmaschinen nicht allzu stark zu belasten und trotzdem in voller Breite zu arbeiten, den ganzen Vorgang in zwei Arbeitsstufen derart stattfinden zu lassen, daß bei dem ersten Arbeitsgang die Oberflächenschicht unterteilt und bei dem zweiten Arbeitsgang geschält wird.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß dem Schälstahl noch ein j Schlichtwerkzeug folgt, durch welches in dem j gleichen oder in einem besonderen Arbeits- j gange die beim Schälen etwa rauh oder un- ! eben gebliebene Arbeitsfläche geglättet wird.

Auch dieses Werkzeug kann mit den beiden anderen oder einem von ihnen aus einem Stück bestehen, kann aber auch als Einzelwerkzeug in geeigneter Form den vorhergehenden angeschlossen werden.

Die wesentlichsten Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung bestehen einmal in der Herabsetzung des spezifischen Arbeitsaufwandes infolge starker Verringerung der Zerspanung; ferner dort, wo die Oberfläche hart ist (Gußkruste, Schmiedehaut), in einer erheblichen Schonung der Werkzeuge, weil der Schälstahl nur unter der Oberfläche arbeitet. Der Hauptvorteil liegt aber darin, daß gegenüber den üblichen Verfahren eine gewaltige Ersparnis an Zeit erzielt wird, weil mit einer Arbeitsgeschwindigkeit, die sich nach ausgeführten Versuchen der einer normalen Drehbank oder Hobelmaschine nähert, auf jede praktisch zulässige Breite gearbeitet werden kann. Selbstverständlich ist zur Erreichung der erhöhten Leistung auch eine erhöhte Antriebskraft aufzuwenden. Diese Kräfte können bei größerer Arbeitsbreite so bedeutend werden, daß die jetzt üblichen Maschinenarten sie nicht leisten können und neue konstruiert werden müssen. Mit diesen neuen, für volle Ausnutzung des Verfahrens geeigneten Maschinen wird — bezogen auf die Gewichtseinheit der Werkzeugmaschine oder auf die Zeiteinheit oder auf den Lohn des Maschinenarbeiters — ein Vielfaches der bisher erzielbaren Leistung an Flächenbearbeitung erreicht.

In der Zeichnung ist die Erfindung durch zwei Beispiele in schaubildlicher Darstellung näher erläutert.

Abb. ι zeigt das Verfahren in Anwendung auf ein Werkstück von solcher Breite, daß es mit einem einzigen Schälstahl geschält werden kann.

Abb. 2 zeigt die Anwendung des Verfahrens auf ein breiteres Werkstück.

Wie ohne weiteres ersichtlich, kann die Breite des Werkstückes bei Anwendung des Verfahrens beliebig groß sein. In der Abb. 2 ist auch dargestellt, auf welche Weise es möglich ist, ein Werkstück, dessen Stoff ein Ausbröckeln befürchten läßt, an den Kanten zu bearbeiten, nämlich durch Schälen nach innen, im Gegensatz zu Abb. 1, in welchem nach außen geschält wird.

In beiden Abbildungen sind die Trennfugen übertrieben breit gezeichnet, um erkennen zu lassen, daß die Spitzen und Schneidkantenecken der Schälstähle frei gehen.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Metallen durch Ablösung einer Schicht, gekennzeichnet durch eine Unterteilung des Arbeitsvorganges in vorbereitende Trennschnitte von möglichst geringer Breite, durch welche die abzuhebende Schicht auf Schichttiefe unterteilt, und in Arbeitsschnitte von möglichst großer Breite, durch welche die durch die Trennschnitte entstandenen Schichtstreifen mit Werkzeugen abgeschält werden, deren Schneiden allein in der die Schicht vom Werkstück trennenden Ebene angreifen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Trennschnitte und Schälschnitte in einem und demselben Arbeitsgange bewirkt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch 10c gekennzeichnet, daß den Trenn- oder Schälw'erkzeugen oder beiden ein Sonderantrieb erteilt wird, welcher stetig oder stoßweise wirkt.

4. Werkzeug zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten des Schälwerkzeuges zur Schnittrichtung schräg und zur Werkzeugmitte symmetrisch gestellt sind, so daß quer zur Schnittrichtung gerichtete Kräfte sich im Werkzeuge ausgleichen.

5. Werkzeug zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Trenn- und Schälwerkzeug aus einem Stück bestehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.