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Einrichtung zum Abheben einer aus der Zunderschicht und einer harten
Außenzone bestehenden Schicht nach Art eines Schälvorganges hei Rohblöcken Beim
Bearbeiten von Rohblöcken mit einem durch ein regelmäßiges oder unregelmäßiges Vieleck
od. dgl. begrenzten Umfang liegen die Schwierigkeiten darin, daß die Blockoberfläche
verzundert ist, das Blockmaterial infolge der Abschreckwirkung in der Kokille am
Rande eine erhöhte Festigkeit und die abzuarbeitende Außenzone starke, den Werkzeugverschleiß
erhöhende Unreinigkeiten aufweist, die abzuhebende Materialstärke beträchtlich und
die Blockform nicht rund und dazu noch konisch ist.
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Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, sind verschiedene Einrichtungen
geschaffen worden. Bekannt ist das Hobeln mit einem Stahl. Die Nachteile liegen
im :hohen Werkzeugverschleiß infolge der Stoßwirkung beim Hubwechsel, im zeitlichen
Verlust durch Einzelflächenbearbeitung, in dem einseitigen !Druck auf die Einspannvorrichtung
und Maschine, in einem hohen spezifischen Schnittdruck infolge weitgehender Aufteilung
der Umfangsfl@che durch einen ,Stahl. Auch die Anordnung mehrerer Einzelstähle nebeneinander
oder hintereinander konnte obige Nachteile nicht beseitigen, außerdem mußte der
zwischen den Stählen stehengebliebene Grat durch Verstellung und nochmaligen Ansatz
der Stähle entfernt werden. Die Übergänge
von einer Blockfläche
zur anderen in Form von Radien müssen durch Handeinstellung der Stähle oder durch
Sonderkopiereinrichtungen bearbeitet ,werden.
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Das Drehen von Blöcken mit starrem, unbeweglich eingespanntem Stahl
fand eine Verbesserung durch schwingendes Werkzeug und mehreren Stählen zugleich.
Der höhe spezifische Druck durch die Einzelstähle wirkt einseitig, der kleine Vorschub
längs der Blockoberfläche erfordert noch große Bearbeitungszeit.
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Das Räumen von Blöcken wurde auch versucht, scheiterte jedoch daran,
daß die Werkzeuge in der Anfertigung wie im Verschleiß zu teuer sind und die hohen
spezifischen Schnittdrücke der fein unterteilten Schneiden große Antriebsleistungen
erfordern.
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Das Fräsen von Blöcken ist noch schwieriger als das Räumen, da ein
Fräser eine zusammengerollte Räumnadel mit wenigen Zähnen darstellt und derselbe
Zahn mehrmals hintereinander den Werkstoff angreifen muß.
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Das ,Schleifen scheidet vollkommen aus, da die Spanabnahme zu klein
ist.
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Es liegt der Gedanke nahe, die Blöcke im warmen Zustand mit den obenerwähnten
Einrichtungen zu bearbeiten. Eine nochmalige Gesamterwärmung nach dem Erkalten aus
der Kokille scheidet aus wirtschaftlichen Erwägungen aus. Albgesehen davon würde
aber auch ein kokillenwarmer Block nicht mit den obigen Einrichtungen bearbeitet
werden können, da dem Werkzeug kein Wärmeäbfluß durch das Werkstück geboten wird
und es während der langen Eingriffszeit infolge Wärmestauung erweichen bzw. verbrennen
würde. Auch eine Lokalerwärmung vor der Werkzeugschneide auf Schnittiefe erfordert
zusätzlichen Wärmeaufwand und trägt zu schlechten Wärmeableitungsverh ältnissen
für das Werkzeug bei.
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Die Anwendung von Schneidbrennern (Flämmen) wird meistens nur zum
Herausarbeiten von lokalen 'Fehlern benutzt. Das Fugenhobeln mit Sauerstoffbrenner
hinterläßt eine wellenförmige Oberfläche, die auch durch die Flämmaschinen mit Mehrfachbrennern
nicht verbessert wurde und mit hohem Werkstoffverlust verbunden ist. Der Bearbeitung
von Blöcken im kalten Zustand steht bekanntlich die Zunderschicht weitgdhend entgegen.
Der -Gedanke, sie auf kaltem Wege durch mechanisches Abklopfen zu beseitigen, erscheint
nicht möglich, da diese meistens stark an dem Grundmaterial angefressen ist.
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Übrig bleibt für .die Zunderschichtentfernung das bekannte Beizen.
Es ist nur an erkalteten Blöcken vornehmbar, stellt eine zusätzliche Operation dar
und ist außerdem nicht bei allen Werkstoffen anwendbar.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, obige Nachteile zu beseitigen.
Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß der -Block allseitig durch Messerplatten,
deren Schneid'kantenlänge jeweilig der Breite einer Fläche entspricht, nach Art
eines Schälvorganges auf volle Schnittiefe in einem Arbeitsgang durchgestoßen wird.
Bei konischen Blöcken werden die Messerplatten während des Durchstoßens entsprechend
der Konizität verstellbar .gesteuert. Die Messerplatten sind ,durch Anschliff oder
durch Schwenken in jeden Winkel zu den Umfangsflächen einstellbar. Kantenradien,
soweit sie konischen Blöcken angehören, werden durch entsprechend ausgebildete und
den Flächenplatten vor- oder nachgeschaltete Formplatten bearbeitet und in gleicher
Weise verstellbar gesteuert. Bei .der Bearbeitung wird den Messerplatten eine um
den Umfang gehende lokale Oberflächenerhitzungseinrichtung vorgeschaltet. Diese
völlig neue Arbeitsweise ermöglicht, von dem Block die harte Außenzone unter allseitig
ausgeglichenem Druck und durch die auf Schälschnitt stehende Messerplatte mit spezifisch
bedeutend weniger Zerspanungsarbeit bei vollkommen glatter Oberfläche und weitgehender
Standzeiterhöhung der Werkzeuge in einem Pressenhub fertig zu bearbeiten. Versuche
an Blockwerkstoffen von 6o kg/m"n2 Festigkeit unter .der harten Außenzone haben
gezeigt, daß gegenüber den bekannten spezifischen -Schnittdruckwerten bei den bisher
üblichen kleineren @Spanquerschnitten wie beim Drehen und Hobeln die spezifischen
Schnittdrücke bei Anwendung der Messerplatten mit .Spanbreiten gleich der Blockoberflächenbreite
weitaus geringer wurden. Erklärt wird dies durch eine Stützwirkung des langen Schälspanes
.und der größeren Spanelementenbildung längs der Blockfläche.
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Bei einerDurchstoßgeschwiinidigkeit von 2m/Min., ,einer Schnittiefe
von io mm und einer Blocklänge von 2ooo mm würde eine reine Schälzeit von T = 2
-(- 0,5 Überlauf/2 = i,2,5 Min. entstehen.. Rechnet man im ungünstigsten Fall noch
mit einem zweiten ;Schnitt und einer Auf- und Abspannzeit von 5 Min., wäre oder
Block in 7,5 Min. geschält, was einer mindestens 5fachen Leistungssteigerung
gegenüber den heutigen Elockbearbeitungsmaschinen entspricht. Die Oberfläche des
Blockes weist keine Vorschubriefen auf und ist auf der ganzen Fläche vollkommen
glatt. Die Standzeit der Werkzeuge ist infolge der geringen 'Schnittgeschwindigkeit
und der spezifisch geringeren Belastung bei der Kaltbearbeitung höher als bei anderen
Einrichtungen wie durch Drehen und Fräsen. Der Zunder kalter Blöcke wird bei der
vorgesehenen kurzzeitigen Oberflächenerhitzung infolge anderer Wärmeausdehnung als
des darunterbefindlichen Grundmaterials ebenfalls durch eine den Messerplatten in
bekannter Weise vorgeschaltete Erhitzungseinrichtung; z. B. durch Gaserhitzung oder
nicht mehr zur Erfindung gehörende Induktionserhitzung, zum Abplatzen gebracht.
Ein direkt aus der Kokille gehobener warmer Block wird sich bei der kurzen Abkühlungszeit
während des Spannens und nachfolgenden kürzen Eingriffszeit der Messerplatten noch
besser bearbeiten lassen. Sollte in diesem ,Fall eine Zunderbildung durch Abkühlen
auftreten, genügt es z. B., eine an sich bekannte Abklopf- oder Abkratzeinrichtung
den Messerplatten in nicht zur Erfindung gehörender Weise
vorzuschalten.
Die Schrägstellung und Ausbildung der Messerplattenschneiden bewirkt eine Art Schälschnitt,
indem die Schneidkanten nicht auf der ganzen Breite zugleich und ,damit ohne große
Stoßwirkung angreifen, wie außerdem pflugscharartig von der weicheren, tiefer liegenden
Zone aus die harte Oberflächenschicht abheben.
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Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnung der Fig. i, die eine Vorderansicht der Maschine, und der Fig.
2, die eine Draufsicht auf den Messerplattenkranz nebst Steuerungsantrieb darstellt,
näher beschrieben.
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Block i wird mittels einer Winde 2 in eine Grube heruntergelassen
und in einer Einspannvorrichtung 3 eingespannt. Die Einspannvorrichtung ist so ausgebildet,
daß .der Block gleichzeitig achsmittig ausgerichtet werden kann. Die Einspannvorrichtung
samt Block wird auf einen mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch angetriebenen
Kolben 5 geschoben, wobei der Block am Fußende mittels in ,Support 6 eingesetzter
Spitze q. festgehalten wird. In Fig. i ist der Kolben 5 hydraulisch angetrieben
dargestellt. Der auf diese Weise eingespannte 'Block i wird mittels Kolben 5 durch
einen 'Satz Messerplatten 8 für die Kantenradien und durch einen weiteren Satz Messerplatten
7 für die Flächen hindurchgedrückt, wobei die Späne frei nach unten über Spanabgleitbleche
2o in eine Spänegrube 2i fallen. Die Messerplatten 7 und 8 bilden gemäß Fig. 2 einen
den Block umfassenden Messerplattenkranz 22 bis 29 und werden bei konischen Blöcken
von einem Motor 9 über ein Reduziervorschubgetriebe io und Kegelradwellen 13 entsprechend
der Konizität während des Schneidens (beim Kolben'hingang) von der Blockoberfläche
zurückgezogen und nach dem ;Schnitt (beim Kolbenrückgang) mittels am Kolben 5 befestigter
Zahnstange i i wieder in Ausgangsstellung der Fig. i vorgeschoben. Die Einspannungsart
nach Fig.i gilt für Blöcke, die im erkalteten Zustand bearbeitet werden. Für kokillenwarme
Blöcke kann der ,Block aus .Seigerungsgründen umgekehrt, d. h. mit dem verlorenen
Kopf nach oben eingespannt werden. Der Angriff der Messerplatten bleibt auch hierbei
derselbe. Bei geraden Blockformen (:Brammen) brauchen die Messerplatten nicht angestellt
zu werden, ebenso fallen die Radienplatten fort. Den Messerplatten wird bei kalten
Blöcken zwecks Abspringens des Zunders eine Oberflächenerhitzungseinrichtung 14
vorgeschaltet, bei warmen Blöcken eine mechanisch um den -Block kreisende Abklopf-oder
eine stillstehende Abkratzeinrichtung, die bei konischen Blöcken in gleicher Weise
wie die Messerplatten gesteuert werden. Eine am ,Support angebrachte und verschiebbare
Anschlagleiste 16 gestattet je nach Blocklänge ein rechtzeitiges @Stillsetzen des
Arbeitshubes durch Anschlag an ein Umsteuerventil 17 (Stillstandstellung). Bei Stellung
16 geht der Support 6 nach unten, bei Stellung i9 ist wieder der Arbeitsgang eingeschaltet.
Die Gesamtbedienung erfolgt vom Steuerpult 12 aus. Nach dem Bearbeiten wird der
Block 15 auf der Einspannvorrichtung in Höhe des Hüttenflures herausgefahren, während
ein neuer ,Block zur Maschinengrube heruntergelassen wird.