EP0703022A1 - Method of clearing a round of metal - Google Patents

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EP0703022A1
EP0703022A1 EP95113252A EP95113252A EP0703022A1 EP 0703022 A1 EP0703022 A1 EP 0703022A1 EP 95113252 A EP95113252 A EP 95113252A EP 95113252 A EP95113252 A EP 95113252A EP 0703022 A1 EP0703022 A1 EP 0703022A1
Authority
EP
European Patent Office
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blank
energy beam
gap
splitting
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP95113252A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0703022B1 (en
Inventor
Hans H. Reichhardt
Karl-Heinz Köstermeier
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Leifeld GmbH and Co
Original Assignee
Leifeld GmbH and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Leifeld GmbH and Co filed Critical Leifeld GmbH and Co
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Application granted granted Critical
Publication of EP0703022B1 publication Critical patent/EP0703022B1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/02—Making articles shaped as bodies of revolution discs; disc wheels
    • B21H1/04—Making articles shaped as bodies of revolution discs; disc wheels with rim, e.g. railways wheels or pulleys

Definitions

  • the invention relates to a method for splitting a round plate made of metal, the splitting taking place from the circumference of the round plate towards the inside, with a continuously increasing deepening and widening of the gap. Furthermore, the invention relates to a device for performing the method.
  • the splitting of a round blank made of metal by means of a splitting roller on a spinning machine is a known and widespread forming process in the field of spinning technology. This splitting is used for the production of rotationally symmetrical parts, for example pulleys. It is also suitable for pressed parts with a central hub area.
  • the splitting usually stands at the beginning of a reshaping which is carried out in several steps, the splitting dividing the circumferential region of the round blank into two wings which are subsequently reshaped by further pressing operations or other processing steps. Depending on the desired or required distribution of material on the two wings of the peripheral region, the splitting is either symmetrical or asymmetrical.
  • a disadvantage of the known method is the splitting of a round blank made of metal by means of a splitting roller on one Press machine to see that for the splitting process, very high radial forces must be exerted on the circular blank.
  • very high radial forces must be exerted on the circular blank.
  • inaccuracies easily occur in the course of the gap, as a result of which there are deviations from the desired material distribution on the wings of the peripheral region which arise during the splitting.
  • the risk of such deviations is particularly great in the case of asymmetrical splits, since the forces acting between the splitting roll and the round blank are asymmetrical, which favors errors during the splitting process.
  • the split rollers must be made of very hard and therefore expensive material in order to achieve sufficient service life. Nevertheless, split rolls are subject to high wear in the known split process, which requires relatively frequent reworking or replacement of the split rolls.
  • the object is achieved according to the invention in that an energy beam for heating and / or splitting is locally applied to at least the area of the gap base.
  • the use of an energy beam largely avoids the high stresses at the bottom of the gap, which are normally the case with a conventional, purely mechanical one Splitting process occur.
  • the effect of the energy beam can on the one hand consist in the fact that it heats the area of the gap base strongly at a narrowly limited point. This leads to structural softening of the blank material. This prevents the build-up of structural stresses and the occurrence of work hardening. Furthermore, the softened material enables a faster and easier mechanical splitting process.
  • the energy beam is a laser or a plasma beam. While a laser beam represents high-energy light, a plasma beam also has material particles. In contrast to the very precise but complex laser, a high energy transfer can be achieved with a plasma beam with relatively little effort.
  • a further development of the method according to the invention is that the splitting takes place from the circumference of the round blank inwards with a constantly increasing deepening and widening of the gap, and that the round blank is locally heated and mechanically split and / or expanded in the gap area by means of thermally effective laser radiation becomes.
  • An alternative embodiment of the method according to the invention proposes that the round blank is heated in the gap area by the energy beam until liquefaction or evaporation of the metal and so that the gap is generated directly by the energy beam and that Gap is widened by an expanding roller.
  • the gap itself is generated directly by the energy beam, so that it is only necessary to widen the gap by means of an expanding roller, as a result of which the mechanical forming forces are reduced to a minimum.
  • the heated area on the round blank is subjected to protective gas.
  • the heated or melted area on the round blank is shielded from the ambient atmosphere by the protective gas. This prevents undesirable oxide formation in the molten material.
  • the protective gas can be supplied locally through a nozzle.
  • the entire process can be carried out under a protective gas atmosphere, for example in a protective gas space.
  • the energy jet is a water cutting jet.
  • This very fine high-pressure water jet separates material particles from the blank material to form gaps.
  • the water cutting jet provides a defined direction during the splitting process.
  • a converging focused energy beam is used, the energy beam itself or the focusing of the energy beam being tracked so that the focus is always on the The bottom of the gap lies, and the gap is continuously widened so that the focused energy beam is free of shadowing reached the bottom of the gap.
  • the use of a converging laser beam also ensures that areas of the circular blank or a device which are unintentionally hit by the laser beam out of focus are only heated to a small extent, so that damage or accidents are avoided here.
  • the energy beam is seen at an angular distance between 10 ° and 90 o meets the blank in front of the splitting or expanding roll.
  • the specific angular distance that is optimal in the individual case depends, for example, on the rotational speed of the circular blank during splitting, on the thermal conductivity and reflection property of the metal from which the circular blank is made, and on the power of the laser, and is expediently determined in practice by tests.
  • the energy beam can hit the circular blank during the splitting essentially in the radial direction or alternatively essentially in the tangential direction, a further alternative being that the energy beam hits the circular blank at a variable angle during the splitting.
  • the concrete selection of the optimal angle of impact for the individual application depends on the material properties and forming properties of the round blank to be formed in each case and is best determined in practice by tests.
  • an energy beam with an oval or rectangular beam cross section and a corresponding one oval or rectangular focus is applied, with the longer axis of the oval or rectangle running in the longitudinal direction of the gap.
  • the energy beam is tracked by a tracking device so that the energy beam is always focused on the base of the gap.
  • the second part of the task relating to a device for carrying out the method, is based on a device with a spinning machine, which has at least one spindle which can be driven in rotation with a chuck for receiving the round blank and at least one splitting and / or expanding roll which can be set at least in the radial direction of the round blank has, solved in that at least one device for generating a focusable energy beam is provided.
  • the device for carrying out the method is advantageously a spinning machine which is known per se and has customary components and is only to be supplemented with at least one beam generating device for carrying out the method.
  • This addition requires a relatively small additional technical effort, as a result of which the device can be enabled to carry out the method according to the invention at relatively low costs.
  • the device has a non-contact measuring and control device which detects the temperature of the region of the circular blank hit by the energy beam and a measuring and control device which detects, controls and monitors the power and / or focusing and / or positioning of the beam generating device.
  • the device has a CNC control and that the aforementioned measuring and control device is integrated in the CNC control.
  • Today's spinning machines are practically always equipped with a CNC control, which with relatively little effort with regard to additional measuring devices and additional program parts for integrating the measuring and control device for the detection, control and monitoring of the temperature of the area of the round blank hit by the energy beam and the power , Focusing and positioning of the beam generating device can be expanded.
  • Preferred embodiments of the invention consist in that a laser, a plasma jet generator or a water cutting jet device is provided as the beam generating device.
  • a preheating device in particular an induction system, is provided for heating the round blank.
  • the round blank can be preheated to a temperature of several 100 ° C., so that when a laser beam is applied, the desired change in structure occurs without long delay times.
  • a laser beam generator generates one or more laser beams which are directed to different places of use can be conducted via control devices.
  • optical guiding devices such as glass fibers or mirrors
  • laser beams can thus be guided from a single laser beam generator, for example to several splitting devices according to the invention.
  • several laser beams can be directed to the different devices at the same time or a single laser beam alternately. The number of necessary cost-intensive laser beam generators can thus be reduced.
  • An advantageous embodiment of the invention also consists in that a coating for reducing reflection, for example graphite, is applied to the circular blank, in particular in the region of the gap base.
  • a coating for reducing reflection for example graphite
  • a low reflection of the laser beam on the workpiece surface is necessary for the efficient introduction of energy into the workpiece by means of a laser.
  • a coating with a matt and black agent is applied according to the invention.
  • Graphite powder has been found to be particularly useful.
  • FIG. 1 of the drawing shows a device 1 designed as a spinning machine for splitting a round blank 5.
  • the device 1 has a spindle 2, which is shown in section and which carries the round blank 5 in a rotationally fixed manner by means of a chuck 21, which is covered here.
  • the device 1 comprises a splitting and expanding roll 3, which is rotatably mounted on a roll holder 31.
  • the axis of rotation 30 of the roller 3 runs parallel to the axis of rotation 20 of the spindle 2.
  • the roller 3 can be moved with the roller holder 31 on a support 33 in the radial direction of the round blank 5 in the direction of the arrow 39.
  • a part of a machine bed 32 of the device 1 is indicated below the support 33.
  • FIG. 1 also shows a laser 4 as a beam generating device, which can be moved on a further support 41 mounted on the roll holder 31 in the direction of the arrow 49.
  • a converging energy or laser beam 40 can be generated by means of the laser 4 and strikes the round blank 5 in a focus 40 ′.
  • the laser 4 can be adjusted with its support 41 via an adjusting device (not shown) in such a way that the laser beam 40 also essentially always runs in the radial direction of the round blank 5 and is aligned with the base of the gap.
  • a prefabricated circular blank 5, here a flat, circular metal disc is first placed on the chuck 21 on the spindle 2 and secured there against rotation, for example by means of a counterholder.
  • the spindle 2 is then rotated together with the circular blank 5, as indicated by the arrow 28.
  • the laser 40 is switched on, whereby the laser beam 40 is generated with its focus 40 '.
  • the split roll 3 is moved to the right to the circumference 50 of the round blank 5 by moving the roll holder 31 on the support 33.
  • the laser beam generated by the laser 4 heats and thus softens the metal forming the circular blank 5 at the peripheral region 50 of the circular blank, as a result of which the split roller 3, which is supplied towards the peripheral 50, can comparatively easily penetrate into the metal and thus produce a gap 51.
  • the gap 51 is increasingly deepened and widened.
  • the laser 4 is seated on the roller holder 31 of the nip roller 3, the focus 40 'of the laser beam 40 is continuously adjusted without further measures so that it always hits the bottom 52 of the groove 51. In this way, an optimal introduction of the thermal energy transmitted by the laser beam 40 into the peripheral region 50 of the round blank 5 is achieved.
  • the thermal energy transmitted by the laser beam 40 is introduced relatively close to the area of engagement of the nip roller 3 with the round blank 5, so that premature heat drainage is excluded.
  • the round blank 5 can then be machined into a finished workpiece by means of further forming.
  • FIG. 2 of the drawing shows two alternative configurations of the device 1, these alternative configurations differing from the device 1 according to FIG. 1 in that the laser 4 or 4 ′ can now be moved independently of the splitting or expanding roller 3.
  • the device 1 according to FIG. 2 is also a spinning machine, which is shown schematically here in sections.
  • the spindle 2 is again in the right part of the illustration recognizable, on which the blank 5 is arranged non-rotatably.
  • the splitting and expanding roll 3 is visible again, which can be moved on its roll holder 31 by means of the support 33 relative to the machine bed 32 in the radial direction of the round blank 5.
  • a first laser 4 is shown, which can be moved independently of the roller holder 31 on its own support 43 in the sense of the movement arrows 49.
  • the direction of travel is selected perpendicular to the direction of travel of the roller holder 31 and the axis of the spindle 2.
  • the position of the laser 4 relative to the circular blank 5 is selected such that the laser beam 40 that can be generated by the laser 4 strikes the circumference 50 of the circular blank 5 essentially tangentially.
  • the gap 51 in the circumference 50 of the round blank 5 has already been partially produced, the laser 40 being tracked by methods along its support 43 such that the focus 40 ′ of the laser beam 40 is always on the bottom 52 of the Gap 51 hits.
  • FIG. 2 An alternative arrangement and alignment is shown using a second laser 4 'in the upper right part of FIG. 2.
  • the laser 4 ' is aligned in the radial direction of the round blank 5 and can be moved in the longitudinal direction and in a direction parallel to the laser beam 40 which it can generate in the direction of the arrow 49.
  • Appropriate tracking of the laser 4 'along its own support 43 provided here also ensures that the focus 40' of the laser beam 40 always hits the bottom 52 of the gap 51 in this embodiment.
  • the device 1 can also be equipped with two lasers 4 and 4' if necessary.
  • the laser beam 40 can not only soften the metal forming the round blank 5, but also, if necessary, liquefy or vaporize it in the areas hit by the laser beam 40 or its focus 40 '.
  • the gap 51 in the circumference 50 of the round blank 5 is then generated directly by the laser beam 40, in which case the roller 3 then merely has the function of an expanding roller which widens the gap and thus ensures that the converging laser beam 40 also when the gap 51 deepens, it can reach the bottom 52 of the gap 51 without shading.
  • means for removing the liquefied and / or evaporated metal are expediently provided, which are not specifically shown in the drawing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

The process consists of a combination of a laser beam, focused on the circumference of the disc, and a forming roller to indent and widen an accurate groove around the circumferential surface of a metallic disc. The disc (5) is rotated about an axis (20) and a forming roller (3) is free to rotate about a parallel axis (30), at the same time able to move radially (39). A laser (4), mounted on the forming roller holder (31), is also able to move radially (49), and to focus its beam (40) on the circumferential surface (50) of the disc. As the disc rotates (28) the surface is heated and softened, enabling the forming roller to indent the surface.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spalten einer Ronde aus Metall, wobei das Spalten vom Umfang der Ronde aus nach innen hin unter stetig zunehmender Vertiefung und Aufweitung des Spaltes erfolgt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for splitting a round plate made of metal, the splitting taking place from the circumference of the round plate towards the inside, with a continuously increasing deepening and widening of the gap. Furthermore, the invention relates to a device for performing the method.

Das Spalten einer Ronde aus Metall mittels einer Spaltrolle auf einer Drückmaschine ist ein bekanntes und verbreitetes Umformverfahren im Bereich der Drücktechnik. Dieses Spalten wird zur Herstellung von rotationssymetrischen Teilen, beispielsweise von Riemenscheiben, eingesetzt. Es eignet sich auch für Drückteile mit einem zentralen Nabenbereich. Das Spalten steht dabei meistens am Anfang einer Umformung, die in mehreren Schritten vorgenommen wird, wobei durch das Spalten der Umfangsbereich der Ronde in zwei Flügel geteilt wird, die nachfolgend durch weitere Drückoperationen oder andere Bearbeitungsschritte weiter umgeformt werden. Entsprechend der gewünschten oder erforderlichen Materialverteilung auf die beiden Flügel des Umfangsbereiches erfolgt dabei das Spalten entweder symmetrisch oder auch asymmetrisch.The splitting of a round blank made of metal by means of a splitting roller on a spinning machine is a known and widespread forming process in the field of spinning technology. This splitting is used for the production of rotationally symmetrical parts, for example pulleys. It is also suitable for pressed parts with a central hub area. The splitting usually stands at the beginning of a reshaping which is carried out in several steps, the splitting dividing the circumferential region of the round blank into two wings which are subsequently reshaped by further pressing operations or other processing steps. Depending on the desired or required distribution of material on the two wings of the peripheral region, the splitting is either symmetrical or asymmetrical.

Als nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren des Spaltens einer Ronde aus Metall mittels einer Spaltrolle auf einer Drückmaschine anzusehen, daß für den Spaltvorgang sehr hohe Kräfte in Radialrichtung auf die Ronde ausgeübt werden müssen. Insbesondere bei Ronden aus einem einerseits relativ dünnen und andererseits relativ harten Material, z.B. Stahl, kommt es dabei leicht zu Ungenauigkeiten im Verlauf des Spaltes, wodurch sich Abweichungen von der gewünschten Materialverteilung auf die beim Spalten entstehenden Flügel des Umfangsbereiches ergeben. Besonders groß ist das Risiko von derartigen Abweichungen bei asymmetrischen Spalten, da hier die zwischen der Spaltrolle und der Ronde wirkenden Kräfte unsymmetrisch sind, was Fehler beim Spaltvorgang begünstigt. Außerdem müssen die Spaltrollen aus sehr hartem und damit teurem Werkstoff gefertigt werden, um ausreichende Standzeiten zu erreichen. Dennoch unterliegen Spaltrollen bei dem bekannten Spaltverfahren einem hohen Verschleiß, was relativ häufige Nachbearbeitung oder Ersatz der Spaltrollen erforderlich macht.A disadvantage of the known method is the splitting of a round blank made of metal by means of a splitting roller on one Press machine to see that for the splitting process, very high radial forces must be exerted on the circular blank. In particular, in the case of circular blanks made of a relatively thin and, on the other hand, relatively hard material, for example steel, inaccuracies easily occur in the course of the gap, as a result of which there are deviations from the desired material distribution on the wings of the peripheral region which arise during the splitting. The risk of such deviations is particularly great in the case of asymmetrical splits, since the forces acting between the splitting roll and the round blank are asymmetrical, which favors errors during the splitting process. In addition, the split rollers must be made of very hard and therefore expensive material in order to achieve sufficient service life. Nevertheless, split rolls are subject to high wear in the known split process, which requires relatively frequent reworking or replacement of the split rolls.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zum Spalten einer Ronde aus Metall sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die eine höhere Genauigkeit des Spaltvorganges und damit eine verbesserte Produktqualität ermöglichen und bei denen längere Standzeiten der eingesetzten Werkzeuge, insbesondere der mit der Ronde zusammenwirkenden Rollen, erreicht werden.It is therefore the task of specifying a method for splitting a round blank made of metal and a device for carrying out the method, which enable a higher accuracy of the splitting process and thus an improved product quality and in which longer service lives of the tools used, in particular those with the round blank interacting roles.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest der Bereich des Spaltgrundes mit einem Energiestrahl zum Erwärmen und/oder Spalten lokal beaufschlagt wird.With regard to the method, the object is achieved according to the invention in that an energy beam for heating and / or splitting is locally applied to at least the area of the gap base.

Durch die Verwendung eines Energiestrahles werden am Spaltgrund weitgehend die hohen Spannungen vermieden, welche normalerweise bei einem herkömmlichen, rein mechanischen Spaltvorgang auftreten. Die Wirkung des Energiestrahles kann einerseits darin bestehen, daß dieser den Bereich des Spaltgrundes an einer eng begrenzten Stelle stark erwärmt. Hierdurch kommt es zu Gefügeerweichungen des Rondenwerkstoffs. Dies verhindert den Aufbau von Gefügespannungen und das Auftreten von Kaltverfestigungen. Des weiteren ermöglicht der erweichte Werkstoff einen schnelleren und leichteren mechanischen Spaltvorgang.The use of an energy beam largely avoids the high stresses at the bottom of the gap, which are normally the case with a conventional, purely mechanical one Splitting process occur. The effect of the energy beam can on the one hand consist in the fact that it heats the area of the gap base strongly at a narrowly limited point. This leads to structural softening of the blank material. This prevents the build-up of structural stresses and the occurrence of work hardening. Furthermore, the softened material enables a faster and easier mechanical splitting process.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Energiestrahl auch so ausgewählt und eingestellt sein, daß dieser Material aus dem Werkstoffgefüge der Ronde herauslöst, aufgeschmolzen oder verdampft. Bei einem derartigen sehr energiereichen Strahl wird das Spalten, d.h. das Trennen der beiden Rondenhälften, durch den Energiestrahl selbst ausgeführt. Lediglich die Aufweitung wird bei diesem Verfahren dann noch mechanisch durchgeführt.According to a further aspect of the invention, the energy beam can also be selected and adjusted so that this material detaches, melts or evaporates from the material structure of the round blank. With such a very high energy beam, splitting, i.e. the separation of the two halves of the disk, carried out by the energy beam itself. Only the expansion is then carried out mechanically in this method.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Energiestrahl ein Laser- oder ein plasmastrahl ist. Während ein Laserstrahl hochenergetisches Licht darstellt, weist ein plasmastrahl zusätzlich Materiepartikel auf. Im Gegensatz zum sehr präzisen aber aufwendigen Laser kann mit einem Plasmastrahl bei einem relativ geringen Aufwand eine hohe Energieübertragung erreicht werden.A preferred embodiment of the method according to the invention is that the energy beam is a laser or a plasma beam. While a laser beam represents high-energy light, a plasma beam also has material particles. In contrast to the very precise but complex laser, a high energy transfer can be achieved with a plasma beam with relatively little effort.

Eine erfindungsgemäße Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, daß das Spalten vom Umfang der Ronde aus nach innen hin unter stetig zunehmender Vertiefung und Aufweitung des Spaltes erfolgt und daß kombiniert und gleichzeitig mittels thermisch wirksamer Laserstrahlung die Ronde im Spaltbereich lokal erwärmt und mechanisch gespalten und/oder aufgeweitet wird.A further development of the method according to the invention is that the splitting takes place from the circumference of the round blank inwards with a constantly increasing deepening and widening of the gap, and that the round blank is locally heated and mechanically split and / or expanded in the gap area by means of thermally effective laser radiation becomes.

Durch die erfindungsgemäß gleichzeitig mit der mechanischen Einwirkung erfolgende Einwirkung der Laserstrahlung auf die Ronde wird der für das mechanische Umformen der Ronde erforderliche Kraftaufwand wesentlich vermindert. Hierdurch werden alle Nachteile, die auf die Ausübung hoher Kräfte zurückzuführen sind, vermieden und es wird eine verbesserte Genauigkeit beim Spaltvorgang erreicht. Die mit dem erfindungsgemäß durchgeführten Verfahren erreichbaren Materialverteilungen auf die beiden Flügel des gespaltenen Umfangsbereiches der Ronde lassen sich somit einer gewünschten oder erforderlichen Verteilung wesentlich besser annähern. Dies führt auch zu einer verbesserten Qualität der durch die weiteren Umformungen erzeugten Werkstücke. Gleichzeitig sind für das Spalten und/oder Aufweiten der Ronde Rollen geringerer Härte einsetzbar oder alternativ wesentlich verlängerte Standzeiten der Rollen erreichbar, wodurch Zeit und Kosten eingespart werden.As a result of the action of the laser radiation on the round blank, which occurs simultaneously with the mechanical action, according to the invention, the force required for the mechanical shaping of the round blank is significantly reduced. This avoids all the disadvantages that can be attributed to the exertion of high forces and improves the accuracy of the splitting process. The material distributions which can be achieved with the method carried out according to the invention on the two wings of the split circumferential region of the round blank can thus be much better approximated to a desired or required distribution. This also leads to an improved quality of the workpieces produced by the further forming. At the same time, rolls of lower hardness can be used for splitting and / or expanding the round blank or, alternatively, significantly longer service lives of the rolls can be achieved, thereby saving time and costs.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die Erwärmung der Ronde im Spaltbereich durch den Energiestrahl bis zur Erweichung des Metalls erfolgt und daß die Ronde im erweichten Zustand durch eine Spaltrolle gespalten und aufgeweitet wird. Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt der Spaltvorgang der Ronde durch die Spaltrolle, wobei der Spaltvorgang aber durch die mittels des Energiestrahls bewirkte Erweichung des Metalls mit wesentlich geringeren Kräften erfolgen kann.An embodiment of the method according to the invention provides that the round blank is heated in the gap area by the energy beam until the metal is softened and that the round blank is split and expanded in the softened state by a split roll. In this embodiment of the method, the circular blank is split by the split roller, but the split can be carried out with considerably lower forces due to the softening of the metal by means of the energy beam.

Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens schlägt vor, daß die Erwärmung der Ronde im Spaltbereich durch den Energiestrahl bis zur Verflüssigung oder Verdampfung des Metalls erfolgt und so durch den Energiestrahl unmittelbar der Spalt erzeugt wird und daß der Spalt durch eine Aufweitrolle aufgeweitet wird. Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens wird der Spalt selbst unmittelbar durch den Energiestrahl erzeugt, so daß lediglich noch ein Aufweiten des Spaltes durch eine Aufweitrolle erforderlich ist, wodurch die mechanischen Umformkräfte auf ein Minimum reduziert werden.An alternative embodiment of the method according to the invention proposes that the round blank is heated in the gap area by the energy beam until liquefaction or evaporation of the metal and so that the gap is generated directly by the energy beam and that Gap is widened by an expanding roller. In this embodiment of the method, the gap itself is generated directly by the energy beam, so that it is only necessary to widen the gap by means of an expanding roller, as a result of which the mechanical forming forces are reduced to a minimum.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es vorteilhaft, daß zumindest der erwärmte Bereich an der Ronde mit Schutzgas beaufschlagt wird. Durch das Schutzgas wird der erwärmte oder aufgeschmolzene Bereich an der Ronde von der Umgebungsatmosphäre abgeschirmt. Hierdurch wird eine unerwünschte Oxidbildung in dem aufgeschmolzenen Werkstoff vermieden. Das Schutzgas kann durch eine Düse lokal begrenzt zugeführt werden. Des weiteren kann das gesamte Verfahren unter einer Schutzgasatmosphäre, beispielsweise in einem Schutzgasraum, durchgeführt werden.According to a further embodiment according to the invention, it is advantageous that at least the heated area on the round blank is subjected to protective gas. The heated or melted area on the round blank is shielded from the ambient atmosphere by the protective gas. This prevents undesirable oxide formation in the molten material. The protective gas can be supplied locally through a nozzle. Furthermore, the entire process can be carried out under a protective gas atmosphere, for example in a protective gas space.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist es von Vorteil, daß der Energiestrahl ein Wasserschneidstrahl ist. Durch diesen sehr feinen Hochdruck-Wasserstrahl werden Materialpartikel aus dem Rondenwerkstoff zur Spaltenbildung herausgetrennt. In Kombination mit einer mechanischen Aufweitrolle leistet der Wasserschneidstrahl eine definierte Richtung beim Spaltvorgang.In an alternative embodiment of the invention it is advantageous that the energy jet is a water cutting jet. This very fine high-pressure water jet separates material particles from the blank material to form gaps. In combination with a mechanical expanding roller, the water cutting jet provides a defined direction during the splitting process.

Um mittels der Laserstrahlung die Wärmeenergie gezielt in einen gewünschten, relativ kleinräumigen Bereich der Ronde einbringen zu können, ist vorgesehen, daß ein konvergierender fokussierter Energiestrahl verwendet wird, wobei der Energiestrahl selbst oder die Fokussierung des Energiestrahls so nachgeführt wird, daß der Fokus stets auf dem Grund des Spaltes liegt, und wobei der Spalt stetig so aufgeweitet wird, daß der fokussierte Energiestrahl abschattungsfrei bis zum Grund des Spaltes gelangt. Durch die Verwendung eines konvergierenden Laserstrahls wird außerdem sichergestellt, daß Bereiche der Ronde oder einer Vorrichtung, die unbeabsichtigt außerhalb des Fokus von dem Laserstrahl getroffen werden, nur in geringem Maße erwärmt werden, so daß hier Schäden oder Unfälle vermieden werden.In order to be able to introduce the thermal energy into a desired, relatively small-area region of the round blank by means of the laser radiation, it is provided that a converging focused energy beam is used, the energy beam itself or the focusing of the energy beam being tracked so that the focus is always on the The bottom of the gap lies, and the gap is continuously widened so that the focused energy beam is free of shadowing reached the bottom of the gap. The use of a converging laser beam also ensures that areas of the circular blank or a device which are unintentionally hit by the laser beam out of focus are only heated to a small extent, so that damage or accidents are avoided here.

Um zu vermeiden, daß die von dem Energiestrahl in die Ronde eingebrachte Wärmeenergie vor dem Kontakt des erwärmten Rondenbereiches mit der Spalt- und/oder Aufweitrolle zu stark abfließt, ist vorgesehen, daß in Umfangsrichtung der Ronde gesehen der Energiestrahl in einem Winkelabstand zwischen 10o und 90o vor der Spalt- oder Aufweitrolle auf die Ronde trifft. Der im Einzelfall optimale konkrete Winkelabstand richtet sich beispielsweise nach der Drehbeschwindigkeit der Ronde beim Spalten, nach der Wärmeleitfähigkeit und Reflexionseigenschaft des Metalls, aus dem die Ronde besteht, und nach der Leistung des Lasers, und wird in der Praxis zweckmäßig durch Versuche festgelegt.In order to avoid that the thermal energy introduced into the circular blank by the energy beam flows away too strongly before the heated circular region comes into contact with the splitting and / or expanding roll, it is provided that the energy beam is seen at an angular distance between 10 ° and 90 o meets the blank in front of the splitting or expanding roll. The specific angular distance that is optimal in the individual case depends, for example, on the rotational speed of the circular blank during splitting, on the thermal conductivity and reflection property of the metal from which the circular blank is made, and on the power of the laser, and is expediently determined in practice by tests.

Der Energiestrahl kann während des Spaltens im wesentlichen in Radialrichtung oder alternativ im wesentlichen in Tangentialrichtung der Ronde auf diese treffen, wobei eine weitere Alternative darin besteht, daß der Energiestrahl während des Spaltens unter einem variablen Winkel auf die Ronde trifft. Auch hier richtet sich die konkrete Auswahl des für den einzelnen Anwendungsfall optimalen Auftreffwinkels nach den Materialeigenschaften und Umformeigenschaften der jeweils umzuformenden Ronde und wird in der Praxis am besten durch Versuche zu ermitteln sein.The energy beam can hit the circular blank during the splitting essentially in the radial direction or alternatively essentially in the tangential direction, a further alternative being that the energy beam hits the circular blank at a variable angle during the splitting. Here, too, the concrete selection of the optimal angle of impact for the individual application depends on the material properties and forming properties of the round blank to be formed in each case and is best determined in practice by tests.

Um die Fläche, auf welcher von dem Energiestrahl Wärmeenergie in die Ronde eingebracht wird, möglichwst gut dem Verlauf des zu erzeugenden bzw. gerade erzeugten Spaltes anzupassen, wird vorgeschlagen, daß ein Energiestrahl mit einem ovalen oder rechteckigen Strahlquerschnitt und einem entsprechend ovalen oder rechteckigen Fokus angewendet wird, wobei die längere Achse des Ovals oder Recktecks in Längsrichtung des Spaltes verläuft. Während des Spaltens wird der Energiestrahl durch eine Nachführeinrichtung so nachgeführt, daß der Energiestrahl stets auf den Spaltgrund fokussiert ist.In order to adapt the surface on which heat energy is introduced into the circular blank as well as possible to the course of the gap to be produced or just created, it is proposed that an energy beam with an oval or rectangular beam cross section and a corresponding one oval or rectangular focus is applied, with the longer axis of the oval or rectangle running in the longitudinal direction of the gap. During splitting, the energy beam is tracked by a tracking device so that the energy beam is always focused on the base of the gap.

Der zweite Teil der Aufgabe, betreffend eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wird ausgehend von einer Vorrichtung mit einer Drückmaschine, welche mindestens eine drehantreibbare Spindel mit einem Futter zur Aufnahme der Ronde und mindestens eine wenigstens in Radialrichtung der Ronde zustellbare Spalt- und/oder Aufweitrolle aufweist, dadurch gelöst, daß mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung eines fokussierbaren Energiestrahls vorgesehen ist.The second part of the task, relating to a device for carrying out the method, is based on a device with a spinning machine, which has at least one spindle which can be driven in rotation with a chuck for receiving the round blank and at least one splitting and / or expanding roll which can be set at least in the radial direction of the round blank has, solved in that at least one device for generating a focusable energy beam is provided.

Vorteilhaft ist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens eine an sich bekannte Drückmaschine mit üblichen Komponenten, die lediglich zur Ausführung des Verfahrens mit wenigstens einer Strahlerzeugungseinrichtung zu ergänzen ist. Diese Ergänzung erfordert einen relativ geringen zusätzlichen technischen Aufwand, wodurch die Vorrichtung mit relativ geringen Kosten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens befähigt werden kann.The device for carrying out the method is advantageously a spinning machine which is known per se and has customary components and is only to be supplemented with at least one beam generating device for carrying out the method. This addition requires a relatively small additional technical effort, as a result of which the device can be enabled to carry out the method according to the invention at relatively low costs.

Bevorzugte Anordnungen der Spalt- und/oder Aufweitrolle und des Lasers sind in den Ansprüchen 16, 17 und 18 angegeben.Preferred arrangements of the splitting and / or expanding roller and the laser are given in claims 16, 17 and 18.

Weiterhin ist für die Vorrichtung vorgesehen, daß diese eine berührungslos arbeitende, die Temperatur des von dem Energiestrahl getroffenen Bereiches der Ronde erfassende sowie eine die Leistung und/oder Fokussierung und/oder Positionierung der Strahlerzeugungseinrichtung erfassende, steuernde und überwachende Meß- und Steuereinrichtung aufweist. Mittels einer solchen Meß- und Steuereinrichtung wird sichergestellt, daß stets die für die jeweilige Umformung erforderliche Wärmemenge exakt in die Ronde, insbesondere in den Spaltgrund, eingebracht wird, so daß es nicht zu Überhitzungen oder zu einer zu geringen Erwärmung kommen kann.Furthermore, it is provided for the device that it has a non-contact measuring and control device which detects the temperature of the region of the circular blank hit by the energy beam and a measuring and control device which detects, controls and monitors the power and / or focusing and / or positioning of the beam generating device. By means of such a measuring and control device It is ensured that the amount of heat required for the respective shaping is always introduced exactly into the round blank, in particular into the gap base, so that overheating or insufficient heating cannot occur.

Schließlich ist vorgesehen, daß die Vorrichtung eine CNC-Steuerung aufweist und daß die vorgenannte Meß- und Steuereinrichtung in die CNC-Steuerung integriert ist. Heutige Drückmaschinen sind praktisch immer mit einer CNC-Steuerung ausgestattet, die mit relativ geringem Aufwand hinsichtlich zusätzlicher Meßeinrichtungen und zusätzlicher Programmteile zur Integration der Meß- und Steuereinrichtung für die Erfassung, Steuerung und Überwachung der Temperatur des von dem Energiestrahl getroffenen Bereiches der Ronde sowie der Leistung, Fokussierung und Positionierung der Strahlerzeugungseinrichtung erweiterbar ist.Finally, it is provided that the device has a CNC control and that the aforementioned measuring and control device is integrated in the CNC control. Today's spinning machines are practically always equipped with a CNC control, which with relatively little effort with regard to additional measuring devices and additional program parts for integrating the measuring and control device for the detection, control and monitoring of the temperature of the area of the round blank hit by the energy beam and the power , Focusing and positioning of the beam generating device can be expanded.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bestehen darin, daß als Strahlerzeugungseinrichtung ein Laser, ein Plasmastrahlerzeuger oder eine Wasserschneidstrahl-Einrichtung vorgesehen ist.Preferred embodiments of the invention consist in that a laser, a plasma jet generator or a water cutting jet device is provided as the beam generating device.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Vorwärmeinrichtung, insbesondere eine Induktionsanlage, zum Aufwärmen der Ronde vorgesehen ist. Die Ronde kann auf eine Temperatur von mehreren 100o C vorgewärmt werden, so daß bei Beaufschlagung mit einem Laserstrahl sich ohne lange Verzögerungszeiten die gewünschte Gefügeveränderung einstellt.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that a preheating device, in particular an induction system, is provided for heating the round blank. The round blank can be preheated to a temperature of several 100 ° C., so that when a laser beam is applied, the desired change in structure occurs without long delay times.

Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es vorteilhaft, daß ein Laserstrahlerzeuger einen oder mehrere Laserstrahlen erzeugt, die an unterschiedliche Einsatzstellen über Leiteinrichtungen leitbar sind. Durch optische Leiteinrichtungen, wie Glasfasern oder Spiegel, können so Laserstrahlen aus einem einzigen Laserstrahlerzeuger, beispielsweise zu mehreren erfindungsgemäßen Spaltvorrichtungen, geleitet werden. Hierbei können mehrere Laserstrahlen gleichzeitig oder ein einziger Laserstrahl alternierend zu den unterschiedlichen Vorrichtungen geleitet werden. Somit kann die Anzahl der notwendigen kostenintensiven Laserstrahlerzeuger reduziert werden.In another embodiment according to the invention, it is advantageous that a laser beam generator generates one or more laser beams which are directed to different places of use can be conducted via control devices. By means of optical guiding devices, such as glass fibers or mirrors, laser beams can thus be guided from a single laser beam generator, for example to several splitting devices according to the invention. Here, several laser beams can be directed to the different devices at the same time or a single laser beam alternately. The number of necessary cost-intensive laser beam generators can thus be reduced.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht auch darin, daß auf die Ronde, insbesondere im Bereich des Spaltgrundes eine Beschichtung zur Reflexionsminderung, beispielsweise Graphit, aufgebracht wird. Für eine effiziente Einbringung von Energie in das Werkstück mittels Laser ist eine geringe Reflexion des Laserstrahls an die Werkstückoberfläche nötig. Zur Reduktion der Reflexion wird erfindungsgemäß eine Beschichtung mit einem matten und schwarzen Mittel aufgebracht. Als besonders zweckmäßig hat sich hierbei Graphitpulver herausgestellt.An advantageous embodiment of the invention also consists in that a coating for reducing reflection, for example graphite, is applied to the circular blank, in particular in the region of the gap base. A low reflection of the laser beam on the workpiece surface is necessary for the efficient introduction of energy into the workpiece by means of a laser. To reduce the reflection, a coating with a matt and black agent is applied according to the invention. Graphite powder has been found to be particularly useful.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer Zeichnung beschrieben. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1
eine erste Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in schematischer Darstellung und
Fig. 2
zwei geänderte Ausführungen der Vorrichtung ebenfalls in schamtischer Darstellung.
Embodiments of the invention are described below with reference to a drawing. The figures in the drawing show:
Fig. 1
a first device for performing the method in a schematic representation and
Fig. 2
two modified versions of the device also in shameful representation.

Figur 1 der Zeichnung zeigt eine als Drückmaschine ausgeführte Vorrichtung 1 zum Spalten einer Ronde 5. Die Vorrichtung 1 weist eine Spindel 2 auf, die im Schnitt dargestellt ist und welche mittels eines Futters 21, das hier verdeckt ist, die Ronde 5 verdrehfest trägt. Weiterhin umfaßt die Vorrichtung 1 eine Spalt- und Aufweitrolle 3, die an einem Rollenhalter 31 drehbar gelagert ist. Dabei verläuft die Drehachse 30 der Rolle 3 parallel zur Drehachse 20 der Spindel 2. Die Rolle 3 ist mit dem Rollenhalter 31 auf einem Support 33 in Radialrichtung der Ronde 5 im Sinne des Bewegungspfeiles 39 verfahrbar. Unterhalb des Supports 33 ist ein Teil eines Maschinenbettes 32 der Vorrichtung 1 angedeutet.FIG. 1 of the drawing shows a device 1 designed as a spinning machine for splitting a round blank 5. The device 1 has a spindle 2, which is shown in section and which carries the round blank 5 in a rotationally fixed manner by means of a chuck 21, which is covered here. Furthermore, the device 1 comprises a splitting and expanding roll 3, which is rotatably mounted on a roll holder 31. The axis of rotation 30 of the roller 3 runs parallel to the axis of rotation 20 of the spindle 2. The roller 3 can be moved with the roller holder 31 on a support 33 in the radial direction of the round blank 5 in the direction of the arrow 39. A part of a machine bed 32 of the device 1 is indicated below the support 33.

Schließlich zeigt die Figur 1 noch einen Laser 4 als Strahlerzeugungseinrichtung , der auf einem auf dem Rollenhalter 31 angebrachten weiteren Support 41 im Sinne des Bewegungspfeiles 49 verfahrbar ist. Mittels des Lasers 4 ist ein konvergierender Energie- oder Laserstrahl 40 erzeugbar, der in einem Fokus 40' auf die Ronde 5 trifft. Der Laser 4 ist mit seinem Support 41 über eine nicht dargestellte Justiereinrichtung so einstellbar, daß der Laserstrahl 40 ebenfalls im wesentlichen stets in Radialrichtung der Ronde 5 verläuft und auf den Spaltgrund ausgerichtet ist.Finally, FIG. 1 also shows a laser 4 as a beam generating device, which can be moved on a further support 41 mounted on the roll holder 31 in the direction of the arrow 49. A converging energy or laser beam 40 can be generated by means of the laser 4 and strikes the round blank 5 in a focus 40 ′. The laser 4 can be adjusted with its support 41 via an adjusting device (not shown) in such a way that the laser beam 40 also essentially always runs in the radial direction of the round blank 5 and is aligned with the base of the gap.

Bei Durchführung des Verfahrens zum Spalten einer Ronde wird zunächst eine vorgefertigte Ronde 5, hier eine flache, kreisringförmige Metallscheibe, auf das Futter 21 an der Spindel 2 aufgesetzt und dort gegen Verdrehung gesichert, beispielsweise mittels eines Gegenhalters. Die Spindel 2 wird dann zusammen mit der Ronde 5 in Drehung versetzt, wie dies durch den Bewegungspfeil 28 angegeben ist. Außerdem wird der Laser 40 eingeschaltet, wodurch der Laserstrahl 40 mit seinem Fokus 40' erzeugt wird. Gleichzeitig wird die Spaltrolle 3 durch Verfahren des Rollenhalters 31 auf dem Support 33 nach rechts hin zum Umfang 50 der Ronde 5 zugestellt.When carrying out the method for splitting a circular blank, a prefabricated circular blank 5, here a flat, circular metal disc, is first placed on the chuck 21 on the spindle 2 and secured there against rotation, for example by means of a counterholder. The spindle 2 is then rotated together with the circular blank 5, as indicated by the arrow 28. In addition, the laser 40 is switched on, whereby the laser beam 40 is generated with its focus 40 '. At the same time, the split roll 3 is moved to the right to the circumference 50 of the round blank 5 by moving the roll holder 31 on the support 33.

Durch den von dem Laser 4 erzeugten Laserstrahl wird das die Ronde 5 bildende Metall am Umfangsbereich 50 der Ronde erwärmt und dadurch erweicht, wodurch die zum Umfang 50 hin zugestellte Spaltrolle 3 vergleichsweise leicht in das Metall eindringen und so einen Spalt 51 erzeugen kann. Unter weiterer Drehung der Ronde 5 im Sinne des Drehpfeiles 28 und weiterer Zustellung der Spaltrolle 3, die sich im Sinne des Drehpfeiles 38 passiv dreht, wird der Spalt 51 zunehmend vertieft und aufgeweitet. Dadurch, daß der Laser 4 auf dem Rollenhalter 31 der Spaltrolle 3 sitzt, wird der Fokus 40' des Laserstrahles 40 ohne weitere Maßnahmen stetig so nachgeführt daß er stets auf den Grund 52 der Nut 51 trifft. Hierdurch wird eine optimale Einleitung der vom Laserstrahl 40 übertragenen Wärmeenergie in den Umfangsbereich 50 der Ronde 5 erreicht.The laser beam generated by the laser 4 heats and thus softens the metal forming the circular blank 5 at the peripheral region 50 of the circular blank, as a result of which the split roller 3, which is supplied towards the peripheral 50, can comparatively easily penetrate into the metal and thus produce a gap 51. With further rotation of the round blank 5 in the direction of the arrow 28 and further advancement of the split roller 3, which rotates passively in the direction of the arrow 38, the gap 51 is increasingly deepened and widened. Because the laser 4 is seated on the roller holder 31 of the nip roller 3, the focus 40 'of the laser beam 40 is continuously adjusted without further measures so that it always hits the bottom 52 of the groove 51. In this way, an optimal introduction of the thermal energy transmitted by the laser beam 40 into the peripheral region 50 of the round blank 5 is achieved.

Weiterhin wird durch die Anordnung des Lasers 4 in unmittelbarer Nachbarschaft zur Spaltrolle 3 die vom Laserstrahl 40 übertragene Wärmeenergie relativ nah am Eingriffsbereich der Spaltrolle 3 mit der Ronde 5 eingebracht, so daß ein vorzeitiger Wärmeabfluß ausgeschlossen wird.Furthermore, by arranging the laser 4 in the immediate vicinity of the nip roller 3, the thermal energy transmitted by the laser beam 40 is introduced relatively close to the area of engagement of the nip roller 3 with the round blank 5, so that premature heat drainage is excluded.

Nach der vorangehend beschriebenen Erzeugung des Spaltes 51 kann dann die Ronde 5 mittels weiterer Umformungen zu einem fertigen Werkstück bearbeitet werden.After the gap 51 has been produced as described above, the round blank 5 can then be machined into a finished workpiece by means of further forming.

Figur 2 der Zeichnung zeigt zwei alternative Ausgestaltungen der Vorrichtung 1, wobei diese alternativen Ausgestaltungen sich von der Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 dadurch unterscheiden, daß der Laser 4 bzw. 4' nun unabhängig von der Spalt- oder Aufweitrolle 3 verfahrbar ist.FIG. 2 of the drawing shows two alternative configurations of the device 1, these alternative configurations differing from the device 1 according to FIG. 1 in that the laser 4 or 4 ′ can now be moved independently of the splitting or expanding roller 3.

Auch die Vorrichtung 1 gemäß Figur 2 ist eine Drückmaschine, die hier in Ausschnitten schematisch dargestellt ist. Im rechten Teil der Darstellung ist wieder die Spindel 2 erkennbar, auf der die Ronde 5 verdrehfest angeordnet ist. Links von der Ronde 5 ist wieder die Spalt- und Aufweitrolle 3 sichtbar, die an ihrem Rollenhalter 31 mittels des Supports 33 relativ zum Maschinenbett 32 in Radialrichtung der Ronde 5 verfahrbar ist. Oberhalb der Rolle 3 ist ein erster Laser 4 dargestellt, der hier unabhängig vom Rollenhalter 31 an einem eigenen Support 43 im Sinne der Bewegungspfeile 49 verfahrbar ist. Die Richtung der Verfahrbarkeit ist hier senkrecht zur Richtung der Verfahrbarkeit des Rollenhalters 31 und zur Achse der Spindel 2 gewählt. Weiterhin ist die Lage des Lasers 4 relativ zur Ronde 5 so gewählt, daß der von dem Laser 4 erzeugbare Laserstrahl 40 im wesentlichen tangential auf den Umfang 50 der Ronde 5 trifft.The device 1 according to FIG. 2 is also a spinning machine, which is shown schematically here in sections. The spindle 2 is again in the right part of the illustration recognizable, on which the blank 5 is arranged non-rotatably. To the left of the round blank 5, the splitting and expanding roll 3 is visible again, which can be moved on its roll holder 31 by means of the support 33 relative to the machine bed 32 in the radial direction of the round blank 5. Above the roller 3, a first laser 4 is shown, which can be moved independently of the roller holder 31 on its own support 43 in the sense of the movement arrows 49. The direction of travel is selected perpendicular to the direction of travel of the roller holder 31 and the axis of the spindle 2. Furthermore, the position of the laser 4 relative to the circular blank 5 is selected such that the laser beam 40 that can be generated by the laser 4 strikes the circumference 50 of the circular blank 5 essentially tangentially.

Bei der Darstellung in Figur 2 ist der Spalt 51 im Umfang 50 der Ronde 5 schon zu einem Teil hergestellt, wobei der Laser 40 durch Verfahren entlang seines Supports 43 so nachgeführt wird, daß der Fokus 40' des Laserstrahls 40 stets auf den Grund 52 des Spaltes 51 trifft.In the illustration in FIG. 2, the gap 51 in the circumference 50 of the round blank 5 has already been partially produced, the laser 40 being tracked by methods along its support 43 such that the focus 40 ′ of the laser beam 40 is always on the bottom 52 of the Gap 51 hits.

Eine alternative Anordnung und Ausrichtung ist anhand eines Zweiten Lasers 4' im oberen rechten Teil der Figur 2 gezeigt. Bei dieser Ausführung der Vorrichtung 1 ist der Laser 4' in Radialrichtung der Ronde 5 ausgerichtet und in seiner Längsrichtung und in einer Richtung parallel zu dem von ihm erzeugbaren Laserstrahl 40 im Sinne des Bewegungspfeiles 49 verfahrbar. Durch entsprechende Nachführung des Lasers 4' entlang seines hier vorgesehenen eigenen Supports 43 wird auch bei dieser Ausführung erreicht, daß der Fokus 40' des Laserstrahles 40 stets auf den Grund 52 des Spaltes 51 trifft.An alternative arrangement and alignment is shown using a second laser 4 'in the upper right part of FIG. 2. In this embodiment of the device 1, the laser 4 'is aligned in the radial direction of the round blank 5 and can be moved in the longitudinal direction and in a direction parallel to the laser beam 40 which it can generate in the direction of the arrow 49. Appropriate tracking of the laser 4 'along its own support 43 provided here also ensures that the focus 40' of the laser beam 40 always hits the bottom 52 of the gap 51 in this embodiment.

Außer mit einem einzelnen Laser 4 oder 4' kann die Vorrichtung 1 auch mit zwei Lasern 4 und 4' ausgestattet sein, falls dies erforderlich ist.In addition to a single laser 4 or 4 ', the device 1 can also be equipped with two lasers 4 and 4' if necessary.

Mittels des Laserstrahles 40 kann bei entsprechender Leistung nicht nur eine Erweichung des die Ronde 5 bildenden Metalles erreicht werden, sondern bei Bedarf auch dessen Verflüssigung oder Verdampfung in den vom Laserstrahl 40 bzw. dessen Fokus 40' getroffenen Bereichen. Bei dieser Ausführung wird dann der Spalt 51 im Umfang 50 der Ronde 5 unmittelbar durch den Laserstrahl 40 erzeugt, wobei dann die Rolle 3 hier lediglich noch die Funktion einer Aufweitrolle hat, die den Spalt aufweitet und so dafür sorgt, daß der konvergierende Laserstrahl 40 auch bei Vertiefung des Spaltes 51 abschattungsfrei bis zum Grund 52 des Spaltes 51 gelangen kann. Bei der zuletzt beschriebenen Ausführung sind zweckmäßig noch Mittel zur Abführung des verflüssigten und/oder verdampften Metalles vorzusehen, die in der Zeichnung nicht eigens dargestellt sind.With the appropriate power, the laser beam 40 can not only soften the metal forming the round blank 5, but also, if necessary, liquefy or vaporize it in the areas hit by the laser beam 40 or its focus 40 '. In this embodiment, the gap 51 in the circumference 50 of the round blank 5 is then generated directly by the laser beam 40, in which case the roller 3 then merely has the function of an expanding roller which widens the gap and thus ensures that the converging laser beam 40 also when the gap 51 deepens, it can reach the bottom 52 of the gap 51 without shading. In the last-described embodiment, means for removing the liquefied and / or evaporated metal are expediently provided, which are not specifically shown in the drawing.

Claims (24)

Verfahren zum Spalten einer Ronde (5) aus Metall, bei dem vom Umfang (50) der Ronde (5) aus nach innen hin eine Spaltung und eine mechanische Aufweitung des Spaltes (51) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest der Bereich des Spaltgrundes (52) mit einem Energiestrahl (40) zum Erwärmen und/oder Spalten lokal beaufschlagt wird.Method for splitting a round plate (5) made of metal, in which a split and a mechanical widening of the gap (51) takes place from the circumference (50) of the round plate (5),
characterized by
that at least the area of the gap base (52) is subjected locally to an energy beam (40) for heating and / or splitting. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Energiestrahl (40) ein Laser- oder ein Plasmastrahl ist.Method according to claim 1,
characterized by
that the energy beam (40) is a laser or a plasma beam. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Spalten vom Umfang (50) der Ronde (5) aus nach innen hin unter stetig zunehmender Vertiefung und Aufweitung des Spaltes (51) erfolgt und
daß kombiniert und gleichzeitig mittels thermisch wirksamer Laserstrahlung die Ronde (5) im Spaltbereich lokal erwärmt und mechanisch gespalten und/oder aufgeweitet wird.The method of claim 1 or 2,
characterized by
that the splitting from the circumference (50) of the round blank (5) takes place towards the inside, with the gap (51) increasing and widening continuously and
that combined and at the same time by means of thermally effective laser radiation, the circular blank (5) is locally heated in the gap area and mechanically split and / or expanded. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmung der Ronde (5) im Spaltbereich durch den Energiestrahl (40) bis zur Erweichung des Metalls erfolgt und daß die Ronde (5) im erweichten Zustand durch eine Spaltrolle (3) gespalten und aufgeweitet wird.Method according to one of claims 1 to 3,
characterized by
that the blank (5) is heated in the gap area by the energy beam (40) until the metal softens and that the blank (5) is split and expanded in the softened state by a split roller (3). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmung der Ronde (5) im Spaltbereich durch den Energiestrahl (40) bis zur Verflüssigung oder Verdampfung des Metalls erfolgt und so durch den Energiestrahl (40) unmittelbar der Spalt (51) erzeugt wird und daß der Spalt (51) durch eine Aufweitrolle (3) aufgeweitet wird.Method according to one of claims 1 to 3,
characterized by
that the blank (5) is heated in the gap area by the energy beam (40) until the metal is liquefied or evaporated and thus the gap (51) is generated directly by the energy beam (40) and that the gap (51) is produced by an expanding roller (3) expanded. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest der erwärmte Bereich an der Ronde (5) mit Schutzgas beaufschlagt wird.Method according to one of claims 1 to 5,
characterized by
that at least the heated area on the blank (5) is acted on by protective gas. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Energiestrahl (40) ein Wasserschneidstrahl ist.Method according to one of claims 1 and 4 to 6,
characterized by
that the energy beam (40) is a water cutting jet. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein konvergierender, fokussierter Energiestrahl (40) verwendet wird, wobei der Energiestrahl (40) oder die Fokussierung des Energiestrahls (40) so nachgeführt wird, daß der Fokus (40') stets auf dem Grund (50) des Spaltes (51) liegt, und wobei der Spalt (51) stetig so aufgeweitet wird, daß der fokussierte Laserstrahl (40) abschattungsfrei bis zum Grund (52) des Spaltes (51) gelangt.Method according to one of the preceding claims,
characterized by
that a converging, focused energy beam (40) is used, the energy beam (40) or the focusing of the energy beam (40) being tracked in this way is that the focus (40 ') is always on the bottom (50) of the gap (51), and the gap (51) is continuously expanded so that the focused laser beam (40) without shadowing to the bottom (52) of the Gap (51) arrives. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Umfangsrichtung der Ronde (5) gesehen der Energiestrahl (40) in einem Winkelabstand zwischen 10 und 90 Grad vor der Spalt- oder Aufweitrolle (3) auf die Ronde (5) trifft.Method according to one of the preceding claims,
characterized by
that seen in the circumferential direction of the round blank (5), the energy beam (40) strikes the round blank (5) at an angular distance between 10 and 90 degrees in front of the splitting or expanding roll (3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Energiestrahl (40) während des Spaltens im wesentlichen in Radialrichtung der Ronde (5) auf diese trifft.Method according to one of the preceding claims,
characterized by
that the energy beam (40) hits the circular blank (5) substantially in the radial direction during the splitting. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Energiestrahl (40) während des Spaltens im wesentlichen in Tangentialrichtung der Ronde (5) auf diese trifft.Method according to one of claims 1 to 9,
characterized by
that the energy beam (40) hits the circular blank (5) substantially in the tangential direction during the splitting. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Energiestrahl (40) während des Spaltens unter einem variablen Winkel auf die Ronde (5) trifft.Method according to one of claims 1 to 9,
characterized by
that the energy beam (40) hits the circular blank (5) at a variable angle during splitting. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Energiestrahl (40) mit einem ovalen oder rechteckigen Strahlquerschnitt und einem entsprechend ovalen oder rechteckigen Fokus (40') angewendet wird, wobei die längere Achse des Ovals oder Rechtecks in Längsrichtung des Spaltes (51) verläuft.Method according to one of the preceding claims,
characterized by
that an energy beam (40) with an oval or rectangular beam cross section and a corresponding oval or rectangular focus (40 ') is used, the longer axis of the oval or rectangle running in the longitudinal direction of the gap (51). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf die Ronde (5), insbesondere im Bereich des Spaltgrundes (52), eine Beschichtung zur Reflexionsminderung, beispielsweise Graphit, aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized by
that a coating for reducing reflection, for example graphite, is applied to the round blank (5), in particular in the region of the gap base (52). Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einer Drückmaschine, welche mindestens eine drehantreibbare Spindel (2) mit einem Futter (21) zur Aufnahme der Ronde (5) und mindestens eine wenigstens in Radialrichtung der Ronde (5) zustellbare Spalt- und/oder Aufweitrolle (3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine Einrichtung (4, 4') zur Erzeugung eines fokussierbaren Energiestrahls vorgesehen ist.Device, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 13, with a spinning machine, which has at least one spindle (2) which can be driven in rotation with a chuck (21) for receiving the round blank (5) and at least one at least in the radial direction of the round blank (5 ) has adjustable split and / or expanding roll (3),
characterized by
that at least one device (4, 4 ') is provided for generating a focusable energy beam. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spalt- und/oder Aufweitrolle (3) und die Strahlerzeugungseinrichtung (4, 4') auf einem gemeinsamen Support (33) angeordnet sind.Device according to claim 15,
characterized by
that the nip and / or expanding roller (3) and the jet generating device (4, 4 ') are arranged on a common support (33). Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahlerzeugungseinrichtung (4, 4') entlang einer in Längsrichtung des von ihm erzeugbaren Strahls (40) verlaufenden Achse relativ zu der Spalt- und/oder Aufweitrolle (3) verfahrbar ist.Device according to claim 16,
characterized by
that the jet generating device (4, 4 ') can be moved along an axis running in the longitudinal direction of the jet (40) it can generate relative to the splitting and / or expanding roller (3). Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spalt- und/oder Aufweitrolle (3) und die Strahlerzeugungseinrichtung (4, 4') auf je einem eigenen Support (33, 43) angeordnet und unabhängig voneinander verfahrbar sind.Device according to claim 15,
characterized by
that the nip and / or expanding roller (3) and the jet generating device (4, 4 ') are each arranged on their own support (33, 43) and can be moved independently of one another. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine berührungslos arbeitende, die Temperatur des von dem Energiestrahl (40) getroffenen Bereiches der Ronde (5) erfassende sowie eine die Leistung und/oder Fokussierung und/oder Positionierung der Strahlerzeugungseinrichtung (4, 4') erfassende, steuernde und überwachende Meß- und Steuereinrichtung vorgesehen ist.Device according to one of claims 15 to 18,
characterized by
that a contactless working, the temperature of the area of the round blank (5) hit by the energy beam (40) and a power and / or focusing and / or positioning of the beam generating device (4, 4 ') measuring, controlling and monitoring Control device is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine CNC-Steuerung vorgesehen ist und daß die Meß- und Steuereinrichtung in die CNC-Steuerung integriert ist.Device according to one of claims 15 to 19,
characterized by
that a CNC control is provided and that the measuring and control device is integrated in the CNC control. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahlerzeugungseinrichtung (4, 4') ein Laser- oder ein Plasmastrahlerzeuger ist.Device according to one of claims 15 to 20,
characterized by
that the beam generating device (4, 4 ') is a laser or a plasma beam generator. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahlerzeugungseinrichtung (4, 4') eine Wasserschneidstrahl-Einrichtung ist.Device according to one of claims 15 to 21,
characterized by
that the jet generating device (4, 4 ') is a water cutting jet device. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vorwärmeinrichtung, insbesondere eine Induktionsanlage, zum Aufwärmen der Ronde (5) vorgesehen ist.Device according to one of claims 15 to 22,
characterized by
that a preheating device, in particular an induction system, is provided for heating the blank (5). Vorrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Laserstrahlerzeuger einen oder mehrere Laserstrahlen erzeugt, die über Leiteinrichtungen an unterschiedliche Einsatzstellen leitbar sind.Device according to claim 21,
characterized by
that a laser beam generator generates one or more laser beams which can be guided to different locations via guide devices.
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