WO2003015970A1 - Einrichtung und verfahren zum bruchtrennen von werkstücken - Google Patents

Einrichtung und verfahren zum bruchtrennen von werkstücken Download PDF

Info

Publication number
WO2003015970A1
WO2003015970A1 PCT/DE2002/002826 DE0202826W WO03015970A1 WO 2003015970 A1 WO2003015970 A1 WO 2003015970A1 DE 0202826 W DE0202826 W DE 0202826W WO 03015970 A1 WO03015970 A1 WO 03015970A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
breaking
workpiece
force
expanding
expanding mandrel
Prior art date
Application number
PCT/DE2002/002826
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Siegfried Gruhler
Sascha Jaumann
Original Assignee
Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh filed Critical Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh
Priority to KR10-2003-7004968A priority Critical patent/KR20040029296A/ko
Priority to BR0205839-1A priority patent/BR0205839A/pt
Publication of WO2003015970A1 publication Critical patent/WO2003015970A1/de
Priority to SE0300950A priority patent/SE524064C2/sv

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D31/00—Shearing machines or shearing devices covered by none or more than one of the groups B23D15/00 - B23D29/00; Combinations of shearing machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D31/00—Shearing machines or shearing devices covered by none or more than one of the groups B23D15/00 - B23D29/00; Combinations of shearing machines
    • B23D31/002—Breaking machines, i.e. pre-cutting and subsequent breaking
    • B23D31/003—Breaking machines, i.e. pre-cutting and subsequent breaking for rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof
    • F16C9/045—Connecting-rod bearings; Attachments thereof the bearing cap of the connecting rod being split by fracturing

Definitions

  • the invention relates to a device for breaking workpieces according to the preamble of claim 1 and a method for breaking workpieces according to claim 8.
  • the breaking of workpieces is z. B. applied for the production of split bearing holes.
  • Two predetermined breaking points in the form of axial notches are applied diametrically to the inner circumferential surface of the bearing bore.
  • the bearing bore at the predetermined breaking points is then divided into a bearing cover and a bearing bed.
  • the advantage of fracture separation is that a micro and macro toothing is formed between the fracture separation surfaces of the bearing cover and the bearing bed, which enables a precise fitting, which eliminates the need for costly reworking.
  • the predetermined breaking points are usually applied using a mechanical clearing process or by means of laser energy.
  • a disadvantage of fracture separation is that large fracture separation forces have to be applied to high-strength materials.
  • the breaking force can be reduced, however, if the bearing bore is initially pretensioned, the pretension acting perpendicular to the predetermined breaking points, and at the same time the bearing bore is excited with preferably harmonic vibration. Due to the workpiece fatigue occurring at the predetermined breaking point, a crack is formed that runs from the bottom the predetermined breaking point grows in depth so that the breaking force to be applied can be reduced accordingly.
  • Such a method for breaking workpieces is disclosed in CA 2,287,140.
  • a connecting rod is held on the outer surfaces by adjacent workpiece jaws, a preload being applied to the predetermined bearing cover perpendicular to the predetermined breaking points by a movable tool jaw, which is arranged diametrically on the inner circumferential surface of the bearing bore.
  • Secondary prestressing forces are generated parallel to the predetermined breaking points via two contact surfaces in the fracture separation plane. The contacts then perform an alternating movement in opposite directions, so that two harmonic forces are applied.
  • a disadvantage of this method is that the breaking force is applied via a device other than the pretensioning forces parallel to the breaking plane or as the harmonic forces for the application of vibrations. This results in a multitude of facilities that require a complex device-related structure.
  • the object of the present invention is to provide a device for breaking workpieces and methods for breaking them, which eliminate the disadvantage mentioned and so on a significantly simplified and less expensive set up and procedures are defined.
  • Workpieces provide that both an alternating dynamic force for generating vibrations and a breaking separation force are applied via an expanding mandrel, which is inserted axially into the bearing bore.
  • the expanding mandrel can be moved in the radial direction via at least one expanding jaw and is connected to an external oscillating device.
  • the at least one expanding jaw is alternately moved radially by the oscillating device, so that not only static prestressing forces but also dynamic forces act diametrically and perpendicularly to the predetermined fracture plane on the bearing bore, thereby causing a dynamic load in the area of the notch base. This leads to a fatigue fracture in the area of the notches, so that the breaking force required for breaking separation is very low.
  • the vibrating device when workpieces are broken, for example bearing bores of Connecting rods and crankshaft housings, the vibrating device can be controlled in such a way that either the dynamic force is upstream of the breaking separation force or that the dynamic force and the breaking separation force overlap.
  • the expanding mandrel is inserted into the bearing bore such that the predetermined bearing cover is blown away.
  • the oscillation unit for generating the dynamic force can be controlled via electrodynamic, electrohydraulic, piezoelectric and electromagnetic exciters.
  • the frequency of the vibrations applied is preferably below the natural frequency of the workpiece.
  • the expanding mandrel has, according to an exemplary embodiment, a fixed and a radially movable expanding jaw, the movable expanding jaw being actuated by a wedge or another control surface.
  • the expanding mandrel can also have a plurality of expanding jaws which can be adjusted in the radial direction.
  • FIG. 1 preferred arrangement of a connecting rod in a device for breaking workpieces
  • FIG. 2 shows a top view of a connecting rod with an expanding mandrel and inserted into a bearing bore
  • Figure 3 is a plan view of a preferred expanding mandrel inserted into a bearing bore of a connecting rod.
  • FIG. 1 shows an arrangement of a connecting rod 2 in a device 4 for breaking workpieces.
  • the connecting rod 2 is provided in a bearing bore 6 with two notches or predetermined breaking points 10 running axially on the inner circumferential surfaces 8, so that the bearing bore 6 divides into a bearing bed 12 and a bearing cover 14 when the fracture is separated.
  • An expanding mandrel 16 with a fixed expanding jaw 16 and a movable expanding jaw 20 is axially inserted into a bearing bore 6.
  • the movable expanding jaw 20 is radial via a wedge 22 which can be displaced axially between the two expanding jaws 18, 20 and which functions as a control surface traversable.
  • the expanding jaws 18, 20 are positioned in the bearing bore 6 such that a breaking separation force FB is applied perpendicular to the predetermined breaking points 10, so that the bearing cover 14 is blown away during the breaking separation process.
  • a breaking separation force FB is applied perpendicular to the predetermined breaking points 10, so that the bearing cover 14 is blown away during the breaking separation process.
  • the bearing cover 14 is supported by a counter-holder 24 in a direction running perpendicular to the breaking separating force FB .
  • the wedge 22 is controlled by an oscillating device 26 and axially displaced so that the movable expanding jaw 20 can be moved radially.
  • the control can take place via electrodynamic, electrohydraulic, piezoelectric and electromagnetic exciters.
  • FIG. 2 shows a top view of a connecting rod 2 with an expanding mandrel 16 inserted into the bearing bore 6.
  • the expanding mandrel 16 applies a static preload force FV, a dynamic force FD to excite vibrations and a pulse-like breaking force FB. All forces are directed perpendicular to the fracture separation plane 28 radially from the inside onto the bearing cover 14 and overlap, the fracture separation force FB also optionally being able to be connected downstream.
  • the superimposition of the prestressing force FV with the dynamic force FD serves for the quicker and more effective initiation of a fatigue fracture at the predetermined breaking points 10, so that the fracture separation force FB is reduced compared to conventional solutions.
  • the breaking force FB is applied according to the preload force FV and the dynamic force FD via the axial movement of the wedge. Since the pretensioning force transitions into the breaking force, the breaking force can be regarded as a maximum value of the pretensioning force.
  • the breaking force is either applied at the same time as the dynamic force FD to generate vibrations or downstream of the dynamic force FD.
  • the size of the breaking force FB is selected in accordance with the material properties and the crack 32 which has already spread out.
  • FIG. 3 shows a plan view of a preferred expanding mandrel 16 inserted into a bearing bore 6 of a connecting rod 2.
  • the expanding jaws 18, 20 are designed such that they only rest in the area of the predetermined breaking points (notches) 10 while a cavity is located in the area in between 38 between workpiece and expanding jaws 18, 20 is formed. I.e. , The expanding mandrel lies essentially only in the area of the notches 10 on the workpiece, while the areas in between are withdrawn.
  • This cavity 38 causes the bearing cover 14 to be acted upon by the forces FB, FD, FV near the predetermined breaking points 10, as a result of which "tilting away" of the bearing cover 14 is suppressed by elastic deformations.
  • the forces FB, FD, FV are primarily perpendicular to the fracture separation plane 28, so that fracture surfaces 40 form in the fracture separation plane 28.
  • predetermined fracture surfaces 40 do not form obliquely to the predetermined fracture separation plane 28 and thus obliquely to one another, but are aligned with the fracture separation plane 28.
  • a preferred method for breaking workpieces provides for the introduction of two predetermined breaking points running axially diametrically on the inner circumferential surfaces of a bearing bore, so that a bearing bed and a bearing cover are predetermined. It can be introduced using a mechanical clearing process or laser energy.
  • An expanding mandrel moves into the bearing bore, the expanding mandrel with its expanding jaws being aligned in such a way that the bearing cover is blown away in the radial direction perpendicular to the breaking separation plane by the application of a breaking force.
  • the expanding mandrel is controlled in such a way that fatigue fracture in the area of the predetermined breaking points is brought about by loading the bearing bore with a preload force and at the same time with a dynamic force.
  • the frequency of the dynamic force is preferably close to the natural frequency of the connecting rod system. Then a breaking force is applied, which separates the bearing bore into the bearing bed and the bearing cap.
  • the breaking force can either be overlaid with the dynamic force or the dynamic force can be added.
  • the preload can be set to be constant and increasing. Sinking means that the prestressing force is reduced with continuous crack growth, constant means that the prestressing force is kept at a defined size regardless of the crack growth, and increasing means that the prestressing force is increased with continuous crack growth.
  • a device for breaking workpieces with an expanding mandrel for breaking separation a bearing bore is retractable into the same and which can be expanded in the radial direction in order to apply a breaking separation force, and with an oscillating device via which the expanding mandrel can be acted upon by an alternating dynamic force which is superimposed on or upstream of the breaking separation force in order to generate vibrations in the bearing bore.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

Offenbart ist eine Einrichtung (2) zum Bruchtrennen von Werkstücken, mit einem Spreizdorn (16), der zum Bruchtrennen einer Lagerbohrung (6) in dieselbe einfahrbar ist und der zum Aufbringen einer Bruchtrennkraft in Radialrichtung spreizbar ist, und mit einer Schwingeinrichtung (26), über die der Spreizdorn (16) mit einer der Bruchtrennkraft überlagernden oder vorgeschalteten alternierenden dynamischen Kraft zur Erzeugung von Schwingungen in der Lagerbohrung (6) beaufschlagbar ist.

Description

Beschreibung Einrichtung und Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bruchtrennen von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken nach dem Patentanspruch 8.
Das Bruchtrennen von Werkstücken wird z. B. zum Herstellen von geteilten Lagerbohrungen angewandt. Dabei werden an der Innenumfangsfläche der Lagerbohrung diametral zwei Sollbruchstellen in Form von axialen Kerben aufgebracht. Durch das Aufbringen einer Bruchtrennkraft teilt sich anschließend die Lagerbohrung an den Sollbruchstellen in einen Lagerdeckel und ein Lagerbett.
Der Vorteil des Bruchtrennens besteht darin, dass sich eine Mikro- und Makroverzahnung zwischen den Bruchtrennflächen des Lagerdeckels und Lagerbetts ausbilden, die ein passgenaues Zusammenfügen ermδglcihen, wodurch aufwendige Nacharbeiten entfallen.
Das Aufbringen der Sollbruchstellen erfolgt üblicherweise über ein mechanisches Räumverfahren oder mittels Laserenergie .
Ein Nachteil bei dem Bruchtrennen ist, dass bei hoch- festen Werkstoffen große Bruchtrennkräfte aufgebracht werden müssen. Die Bruchtrennkraft läßt sich jedoch reduzieren, wenn die Lagerbohrung zunächst unter Vorspannung gesetzt wird, wobei die Vorspannung senkrecht zu den Sollbruchstellen wirkt, und gleichzeitig die Lagerbohrung mit vorzugsweise harmonischen Schwingung angeregt wird. Aufgrund der auftretenden Werkstückermüdung an der Soll- bruchstelle bildet sich ein Riss aus, der von dem Grund der Sollbruchstelle in die Tiefe wächst, so dass die aufzubringende Bruchtrennkraft entsprechend reduziert werden kann.
Ein derartiges Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken, vorzugsweise Pleueln, ist in der CA 2,287,140 offenbart. Ein Pleuel wird durch anliegende Werkstückbacken an Außenflächen gehalten, wobei durch eine bewegliche Werkzeugbacke, die diametral an der Innenumfangs- fläche der Lagerbohrung zu einer zweiten feststehenden Werkzeugbacke angeordnet ist, senkrecht zu den Sollbruchstellen eine Vorspannkraft auf den vorbestimmten Lagerdeckel aufgebracht wird. Über zwei Kontaktflächen in der Bruchtrennebene werden parallel zu den Sollbruchstellen sekundäre Vorspannkräfte erzeugt. Anschließend führen die Kontakte jeweils in entgegengesetzter Richtung eine alternierende Bewegung aus, so dass zwei harmonische Kräfte aufgebracht werden.
Folglich bildet sich an dem Grund der Sollbruchstellen je ein Riss aus, der entsprechend wächst. Abschließend wird ein dynamischer Kraftimpuls durch die bewegliche Werkstückbacke aufgebracht, so dass der Lagerdeckel weggesprengt wird.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die Bruchtrennkraft über eine andere Einrichtung aufgebracht wird als die Vorspannkräfte parallel zur Bruchtrennebene bzw. als die harmonischen Kräfte zur Schwingungsbeauflschla- gung. Daraus resultiert eine Vielzahl von Einrichtungen, die einen komplexen vorrichtungstechnischen Aufbau bedingen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ein- richtung zum Bruchtrennen von Werkstücken und Verfahren zu schaffen, die den genannten Nachteil beseitigen und so eine wesentlich vereinfachte und kostengünstigere Einrichtung sowie Verfahren definiert sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst .
Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Bruchtrennen von
Werkstücken sieht vor, dass sowohl eine alternierende dynamische Kraft zur Erzeugung von Schwingungen als auch eine Bruchtrennkraft über einen Spreizdorn, aufgebracht werden, der axial in die Lagerbohrung eingefahren wird.
Der Spreizdorn ist über zumindest eine Spreizbacke in Radialrichtung verfahrbar und mit einer externen Schwingeinrichtung verbunden. Die zumindest eine Spreizbacke wird durch die Schwingeinrichtung alternierend radial bewegt, so dass nicht nur statische Vorspannkräfte, sondern ebenfalls dynamische Kräfte diametral und senkrecht zur vorbestimmten Bruchebene auf die Lagerbohrung wirken, wodurch eine dynamische Belastung im Bereich des Kerbgrundes hervorgerufen wird. Dies führt zu einem Ermüdungsbruch im Bereich der Kerben, so dass die zum Bruchtrennen erforderliche Bruchtrennkraft sehr gering ist.
Vorteilhaft an der bevorzugten Ausführungsform ist es, dass sämtliche für das Bruchtrennen mit Schwingungs- erzeugung notwendigen Kräfte über eine Einrichtung, und zwar dem Spreizdorn aufgebracht werden. Somit ist es möglich nur eine AnSteuereinrichtung zu verwenden, was sowohl die gesamte Einrichtung zum Bruchtrennen kompakter ausführbar werden läßt, als auch die Kosten für die Herstellung einer derartigen Maschine reduziert.
Bei einem bevorzugten Verfahren wird beim Bruchtrennen von Werkstücken, beispielsweise Lagerbohrungen von Pleuel und Kurbelwellengehäusen, die Schwingeinrichtung derart angesteuert werden, dass wahlweise die dynamische Kraft der Bruchtrennkraft vorgeschaltet ist oder dass sich die dynamischen Kraft und die Bruchtrennkraft über- lagern. Dabei ist der Spreizdorn derart in die Lagerbohrung eingefahren, dass der vorbestimmte Lagerdeckel weggesprengt wird.
Die Ansteuerung der Schwingeinheit zur Erzeugung der dynamischen Kraft kann über elektrodynamische, elektrohy- draulische, piezoelektrische und elektromagnetische Erreger erfolgen. Dabei befindet sich die Frequenz der aufgebrachten Schwingungen vorzugsweise unterhalb der Eigenfrequenz des Werkstücks.
Der Spreizdorn hat gemäß einem Aus ührungsbeispiel eine feststehende und eine radial bewegliche Spreizbacke, wobei die bewegliche Spreizbacke durch einen Keil oder eine sonstige Steuerfläche betätigt wird. Der Spreizdorn kann jedoch auch über mehrere in Radialrichtung verstellbare Spreizbacken verfügen.
Zur Vermeidung von schräg zueinander verlaufenden Bruchflächen ist es vorteilhaft, wenn Spreizdorne verwen- det werden, deren Spreizbacken q nur im Bereich von die Bruchtrennebene vorgebenden Kerben tragen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist in den nachfolgenden schematischen Darstellung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 bevorzugte Anordnung eines Pleuels in einer Einrichtung zum Bruchtrennen von Werkstücken, Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf ein Pleuel mit einem in eine Lagerbohrung eingefahrenem Spreizdorn und
Figur 3 eine Draufsicht auf einen in eine Lagerbohrung eines Pleuels eingefahrenen bevorzugten Spreizdorn.
Figur 1 zeigt eine Anordnung eines Pleuels 2 in einer Einrichtung 4 zum Bruchtrennen von Werkstücken. Das Pleuel 2 ist in einer Lagerbohrung 6 mit zwei diametral an den Innenumfangsflächen 8 axial verlaufenden Kerben oder Sollbruchstellen 10 versehen, so dass sich die Lagerbohrung 6 beim Bruchtrennen in ein Lagerbett 12 und einen Lagerdeckel 14 teilt . In eine Lagerbohrung 6 ist axial ein Spreizdorn 16 mit einer feststehenden Spreiz- backe 16 und einer beweglichen Spreizbacke 20 eingefah- ren. Die bewegbare Spreizbacke 20 ist über einen zwischen den beiden Spreizbacken 18, 20 axial verschiebbaren Keil 22, der als Steuerfläche funktioniert, radial verfahrbar. Die Spreizbacken 18, 20 sind derart in der Lagerbohrung 6 positioniert, dass eine Bruchtrennkraft FB senkrecht zu den Sollbruchstellen 10 aufgebracht wird, so dass beim Bruchtrennvorgang der Lagerdeckel 14 weggesprengt wird. D. h. die feststehende Spreizbacke 18 liegt an dem Lagerbett 12 an und die bewegliche Spreizbacke 20 an dem Lagerdeckel 14. Zur Vermeidung von plastischen und star- ken elastischen Verformungen während des Bruchtrennvorgangs ist der Lagerdeckel 14 über einen Gegenhalter 24 in einer senkrecht zur Bruchtrennkraft FB verlaufenden Richtung abgestützt. Der Keil 22 wird über eine Schwingeinrichtung 26 angesteuert und axial verschoben, so dass die bewegbare Spreizbacke 20 radial verfahrbar ist. Dabei kann die Ansteuerung über elektrodynamische, elektrohy- draulische, piezoelektrische und elektromagnetische Erreger erfolgen.
Es ist jedoch auch vorstellbar einen Spreizdorn zu verwenden, der über mehrere in Radialrichtung verschieb- bare Spreizbacken verfügt, wobei deren radiale Zustell- barkeit über einen in Axialrichtung verschiebbaren Konus erfolgt.
Des Weiteren ist es vorstellbar Spreizdorne zu verwenden, deren radiale Zustellbarkeit der Spreizbacken hydraulisch geschieht .
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf ein Pleuel 2 mit einem in die Lagerbohrung 6 eingefahrenem Spreizdorn 16. Dabei werden durch den Spreizdorn 16 eine statische Vorspannkraft FV, eine dynamische Kraft FD zur Schwingungsanregung und eine impulsartige Bruchtrennkraft FB aufgebracht. Sämtliche Kräfte sind senkrecht zur Bruch- trennebene 28 radial von innen auf den Lagerdeckel 14 gerichtet und überlagern sich, wobei die Bruchtrennkraft FB wahlweise auch nachgeschaltet werden kann.
Die Überlagerung der Vorspannkraft FV mit der dynami- sehen Kraft FD dient zur schnelleren und effektiven Einleitung eines Ermüdungsbruchs an den Sollbruchstellen 10, so dass die Bruchtrennkraft FB gegenüber herkömmlichen Lösungen verringert ist. Durch die aufgebrachten Schwingungen der alternierenden dynamischen Kraft FD auf den Lagerdeckel 14 in Kombination mit der Vorspannkraft FV bilden sich jeweils an dem Grund 30 der Sollbruchstellen 10 radial verlaufende Risse 32 aus. Das Risswachstum hängt neben dem Werkstoffeigenschaften des Werkstücks von der Frequenz der beaufschlagten Schwingung und der Größe der Vorspannkraft FV ab. Es hat sich gezeigt, dass bei einer Frequenz im quasi-statischen Bereich, d. h. nahe der Eigenfrequenz des eingespannten Pleuels eine Resonanzbedingung entsteht, die das Risswachstum begünstigt. Dabei gilt zu beachten, dass der plastische Bereich an der Rissspitze 34 klein im Verhältnis zur Rissgröße ist. Die Bruchtrennkraft FB wird entsprechend der Vorspannkraft FV und der dynamischen Kraft FD über das axiale Verfahren des Keils aufgebracht. Da die Vorspannkraft impulsartig in die Bruchtrennkraft übergeht, kann die Bruchtrennkraft als ein maximaler Wert der Vorspannkraft angesehen werden. Die Bruchtrennkraft wird entweder zeitgleich zu der dynamischen Kraft FD zur Schwingungserzeugung aufgebracht oder der dynamischen Kraft FD nachgeschaltet. Die Größe der Bruchtrennkraft FB wird entspre- chend der Werkstoffeigenschaften und des bereits ausgebreiteten Risses 32 gewählt.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf einen in eine Lagerbohrung 6 eines Pleuels 2 eingefahrenen bevorzugten Spreizdorn 16. Bei diesem Spreizdorn 16 sind die Spreizbacken 18, 20 derart ausgebildet, dass diese lediglich im Bereich der Sollbruchstellen (Kerben) 10 anliegen während im dazwischenliegenden Bereich ein Hohlraum 38 zwichen Werkstück und Spreizbacken 18, 20 ausgebildet ist. D. h. , der Spreizdorn liegt im Wesentlichen nur im Bereich der Kerben 10 am Werkstück an, während die dazwischenliegenden Bereiche zurückgezogen sind. Dieser Hohlraum 38 bewirkt, dass der Lagerdeckel 14 nahe den Sollbruchstellen 10 durch Kräfte FB, FD, FV beaufschlagt wird, wodurch sich ein "Wegkippen" des Lagerdeckels 14 durch elastische Verformungen unterdrückt wird. Entsprechend der stark reduzierten elastischen Verformung verlaufen die Kräfte FB, FD, FV vorrangig senkrecht zur Bruchtrennebene 28 , so dass sich in der Bruchtrennebene 28 Bruchflächen 40 ausbilden.
Durch die gezielte Wahl von Krafteinleitungspunkten bilden sich vorbestimmte Bruchflächen 40 nicht schräg zur vorbestimmten Bruchtrennebene 28 und somit schräg zuein- ander aus, sondern fluchten mit der Bruchtrennebene 28.
Somit wird ein Setzverhalten beim/nach dem Fügen der Lagerbohrung 6 vermieden, was sich speziell im späteren Betrieb positiv bemerkbar macht.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Bruchtrennen von Werk- stücken sieht vor, an einer Lagerbohrung zwei diametral an Innenumfangsflächen axial verlaufende Sollbruchstellen einzubringen, so dass ein Lagerbett und ein Lagerdeckel vorbestimmt sind. Die Einbringung kann sowohl über ein mechanisches Räumverfahren als auch über Lasernergie erfolgen. In die Lagerbohrung fährt ein Spreizdorn ein, wobei der Spreizdron mit seinen Spreizbacken derart ausgerichtet ist, dass durch das Aufbringen einer Bruchtrennkraft in Radialrichtung senkrecht zur Bruchtrennebene der Lagerdeckel weggesprengt wird. Der Spreizdorn wird derart angesteuert, dass durch das Beufschlagen der Lagerbohrung mit einer Vorspannkraft und zeitgleich mit einer dynamischen Kraft ein Ermüdungsbruch im Bereich der Sollbruchstellen herbeigeführt wird. Dabei liegt die Frequenz der dynamischen Kraft vorzugsweise nahe unter- halb der Eigenfrequenz des Systems Pleuels. Danach wird eine Bruchtrennkraft aufgebracht, die die Lagerbohrung in das Lagerbett und den Lagerdeckel trennt. Dabei kann die Bruchtrennkraft wahlweise mit der dynamsichen Kraft überlagert oder der dynamischen Kraft nachgeschaltet werden.
Die Vorspannkraft kann sinkend konstant und steigend gesetzt werden. Sinkend bedeutet, dass bei fortlaufendem Risswachstum die Vorspannkraft reduziert wird, konstant bedeutet, dass die Vorspannkraft unabhängig von dem Risswachstum bei einer definierten Größe gehalten wird, und steigend bedeutet, dass die Vorspannkraft bei fortlaufendem Risswachstum gesteigert wird.
Offenbart ist eine Einrichtung zum Bruchtrennen von Werkstücken, mit einem Spreizdorn, der zum Bruchtrennen einer Lagerbohrung in dieselbe einfahrbar ist und der zum Aufbringen einer Bruchtrennkraft in Radialrichtung spreizbar ist, und mit einer Schwingeinrichtung, über die der Spreizdorn mit einer der Bruchtrennkraft überlagernden oder vorgeschalteten alternierenden dynamischen Kraft zur Erzeugung von Schwingungen in der Lagerbohrung beaufschlagbar ist .
Bezugszeichenli.ste
2 Pleuel
4 Einrichtung zum Bruchtrennen von Werkstücken
6 Lagerbohrung
8 Innenumfangsflache
10 Sollbruchstelle
12 Lagerbett
14 Lagerdeckel
16 Spreizdorn
18 feststehende Spreizbacke
20 bewegbare Spreizbacke
22 Keil
24 Gegenhalter
26 Schwingeinrichtung
28 Bruchtrennebene
30 Grund der Sollbruchstelle
32 Riss
34 Rissspitze
36 Auflägefläche
38 Hohlprofil
40 Bruchfläche

Claims

Ansprüche
1. Einrichtung (2) zum Bruchtrennen von Werkstücken, mit einem Spreizdorn (16) , der zum Bruchtrennen einer La- gerbohrung (6) in dieselbe einfahrbar ist und der zum Aufbringen einer Bruchtrennkraft in Radialrichtung spreizbar ist, gekennzeichnet durch eine Schwingeinrichtung (26) über die der Spreizdorn (16) mit einer die Bruchtrennkraft überlagernden oder dieser vorge- schalteten alternierenden dynamischen Kraft zur Erzeugung von Schwingungen in der Lagerbohrung (6) beaufschlagbar ist .
2. Einrichtung zum Bruchtrennen von Werkstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingeinrichtung (26) derart ausgebildet ist, dass das Werkstück mit einer dynamischen Kraft beaufschlagbar ist, deren Frequenz unterhalb der Eigenfrequenz des eingespannten Werkstücks liegt.
3. Einrichtung zum Bruchtrennen von Werkstücken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingeinrichtung (26) zur Ansteuerung des Spreiz- dorns (16) ein elektrodynamisches oder ein elektrohy- draulisches oder ein piezoelektrisches oder ein elektromagnetisches Element hat.
4. Einrichtung zum Bruchtrennen von Werkstücken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Spreizdorn (16) eine feststehende Spreizbacke (18) und eine bewegliche Spreizbacke (20) hat, wobei der beweglichen Spreizbacke (20) durch einen Keil (22) oder eine sonstige Steuerfläche betätigt ist.
5. Einrichtung zum Bruchtrennen von Werkstücken nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizdorn (16) mehrere in Radialrichtung verstellbare Spreizbacken (20) hat.
6. Einrichtung zum Bruchtrennen von Werkstücken nach dem Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizdorn (16) im Bereich der Bruchtrennebene am Werkstück (2) anliegt und in den dazwischenliegenden Bereichen zur benachbarten Umfangskante des Werkstücks beabstandet ist.
7. Einrichtung zum Bruchtrennen von Werkstücken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Werkstück ein Pleuel (4) oder ein Kurbelwellengehäuse ist .
8. Verfahren zum Bruchtrennen eines Werkstücks, mit den Schritten Einbringen von zwei Sollbruchstellen (10) zur Vorbestimmung einer Bruchtrennebene (28) in eine Lagerbohrung (6) eines Werkstücks, Einführen eines Spreizdorns (16) in die gekerbte Lagerbohrung (6) Aufbringen einer Bruchtrennkraft und Bruchtrennen des Werkstücks durch Spreizen des Spreizdorns (16) in Radialrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spreizbewegung des Spreizdorns derart gesteuert wird, dass das Werkstück beim oder vor dem Aufbringen einer Bruchtrennkraft mit zumindest einer alternierenden dynamischen Kraft beaufschlagt wird, die einen Ermüdungsbruch im Bereich der Sollbruchstelle (10) führen.
9. Verfahren zum Bruchtrennen eines Werkstücks nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der dynamischen Kraft unterhalb der Eigenfrequenz des Werkstücks liegt .
10. Verfahren zum Bruchtrennen eines Werkstücks nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe mittels eines mechanischen Räumverfahrens oder mittels Laserenergie eingebracht wird.
PCT/DE2002/002826 2001-08-08 2002-08-01 Einrichtung und verfahren zum bruchtrennen von werkstücken WO2003015970A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-7004968A KR20040029296A (ko) 2001-08-08 2002-08-01 가공물의 파단 분리용 장치 및 방법
BR0205839-1A BR0205839A (pt) 2001-08-08 2002-08-01 Dispositivo e processo para a separação por ruptura de peças a trabalhar
SE0300950A SE524064C2 (sv) 2001-08-08 2003-04-02 Anordning och förfarande för brottseparation av arbetsstycken

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10137975A DE10137975A1 (de) 2001-08-08 2001-08-08 Einrichtung und Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken
DE10137975.7 2001-08-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2003015970A1 true WO2003015970A1 (de) 2003-02-27

Family

ID=7694177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2002/002826 WO2003015970A1 (de) 2001-08-08 2002-08-01 Einrichtung und verfahren zum bruchtrennen von werkstücken

Country Status (7)

Country Link
KR (1) KR20040029296A (de)
CN (1) CN100402214C (de)
BR (1) BR0205839A (de)
DE (1) DE10137975A1 (de)
SE (1) SE524064C2 (de)
WO (1) WO2003015970A1 (de)
ZA (1) ZA200301960B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015516888A (ja) * 2012-03-12 2015-06-18 マウザー‐ヴェルケ オベルンドルフ マシーネンバウ ゲーエムベーハーＭａｕｓｅｒ−Ｗｅｒｋｅ Ｏｂｅｒｎｄｏｒｆ Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ ＧｍｂＨ ワークピースの破断分割のための方法及び装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1577038A1 (de) * 2004-03-19 2005-09-21 Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH Verfahren und Fertigungseinrichtung zur Herstellung einer geteilten Lageranordnung
DE102004020063A1 (de) * 2004-04-24 2005-11-17 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zum Bruchtrennen wieder zusammensetzbarer Bauteile oder deren Vormaterialien
CN203484729U (zh) * 2011-09-06 2014-03-19 盖恩度有限公司 用于涨断连杆的机器
DE102013008115B4 (de) 2013-05-11 2023-12-07 Neumayer Tekfor Engineering Gmbh Verfahren zur Bruchtrennung eines Pleuels und entsprechende Vorrichtung
CN106475758A (zh) * 2016-09-20 2017-03-08 江南大学 一种基于高低频振动载荷加载的下料方法
CN107906248B (zh) * 2018-01-02 2024-02-02 南安市九喜卫浴洁具厂 便于快速安装的阀体手柄

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3994054A (en) * 1975-01-06 1976-11-30 Brunswick Corporation Multiple part tubular member and method and apparatus for manufacture thereof
US4569109A (en) * 1984-07-02 1986-02-11 General Motors Corporation Method of making a split bearing assembly
US4754906A (en) * 1987-03-11 1988-07-05 Mts Systems Corporation System for manufacturing connecting rods
DE4442062A1 (de) * 1994-11-25 1996-05-30 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Bruchtrennen eines Bauteiles in einer Durchbrechung benachbarten Querschnitten, insbesondere geteilte Lageranordnungen, vorzugsweise Pleuel von Hubkolbenmaschinen
DE19733387A1 (de) * 1997-08-01 1999-02-04 Kessler Kg Maschf Vorrichtung zum Bruchtrennen eines ringförmigen Bauteils
FR2788819A1 (fr) * 1999-01-26 2000-07-28 Process Conception Ing Sa Dispositif de cassage d'une bielle metallique monobloc et secable
EP1036622A1 (de) * 1999-03-16 2000-09-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Bruchtrennen eines Bauteiles in zwischen Bauteilbegrenzungen und einer Durchbrechung vorgesehenen Queraschnitten, insbesondere einer geteilten Lageranordnung
US6125536A (en) * 1995-08-25 2000-10-03 Knorr-Bremse Systeme Fur Nutzfahrzeuge Gmbh Connecting rod for piston-operated machines, especially compressors, and process for its production
DE19918063A1 (de) * 1999-04-21 2000-10-26 Kessler Kg Maschf Verfahren und Vorrichtung zum Bruchtrennen eines Werkstücks

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19758583C2 (de) * 1997-08-01 2002-05-08 Kessler Kg Maschf Vorrichtung zum Bruchtrennen eines ringförmigen Bauteils
CA2287140C (en) * 1999-10-13 2001-02-13 Sudip Bhattacharjee Process to fracture connecting rods and the like with resonance-fatigue

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3994054A (en) * 1975-01-06 1976-11-30 Brunswick Corporation Multiple part tubular member and method and apparatus for manufacture thereof
US4569109A (en) * 1984-07-02 1986-02-11 General Motors Corporation Method of making a split bearing assembly
US4754906A (en) * 1987-03-11 1988-07-05 Mts Systems Corporation System for manufacturing connecting rods
DE4442062A1 (de) * 1994-11-25 1996-05-30 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Bruchtrennen eines Bauteiles in einer Durchbrechung benachbarten Querschnitten, insbesondere geteilte Lageranordnungen, vorzugsweise Pleuel von Hubkolbenmaschinen
US6125536A (en) * 1995-08-25 2000-10-03 Knorr-Bremse Systeme Fur Nutzfahrzeuge Gmbh Connecting rod for piston-operated machines, especially compressors, and process for its production
DE19733387A1 (de) * 1997-08-01 1999-02-04 Kessler Kg Maschf Vorrichtung zum Bruchtrennen eines ringförmigen Bauteils
FR2788819A1 (fr) * 1999-01-26 2000-07-28 Process Conception Ing Sa Dispositif de cassage d'une bielle metallique monobloc et secable
EP1036622A1 (de) * 1999-03-16 2000-09-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Bruchtrennen eines Bauteiles in zwischen Bauteilbegrenzungen und einer Durchbrechung vorgesehenen Queraschnitten, insbesondere einer geteilten Lageranordnung
DE19918063A1 (de) * 1999-04-21 2000-10-26 Kessler Kg Maschf Verfahren und Vorrichtung zum Bruchtrennen eines Werkstücks

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015516888A (ja) * 2012-03-12 2015-06-18 マウザー‐ヴェルケ オベルンドルフ マシーネンバウ ゲーエムベーハーＭａｕｓｅｒ−Ｗｅｒｋｅ Ｏｂｅｒｎｄｏｒｆ Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ ＧｍｂＨ ワークピースの破断分割のための方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE10137975A1 (de) 2003-02-20
SE0300950L (sv) 2003-06-04
BR0205839A (pt) 2003-10-21
ZA200301960B (en) 2004-07-01
KR20040029296A (ko) 2004-04-06
SE524064C2 (sv) 2004-06-22
SE0300950D0 (sv) 2003-04-02
CN100402214C (zh) 2008-07-16
CN1464806A (zh) 2003-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1588791B1 (de) Verfahren zum Bruchtrennen wieder zusammensetzbarer Bauteile
DE69907484T2 (de) Rotierendes akustisches horn mit einer hülse
EP1107837B1 (de) Verfahren zum innenhochdruckumformen eines werkstückes
WO1999006170A1 (de) Vorrichtung zum bruchtrennen eines ringförmigen bauteils
DE19516834A1 (de) Walzvorrichtung zur Erzeugung von Druckeigenspannungen in einem Bauteil sowie Verwendung der Walzvorrichtung
WO2003015970A1 (de) Einrichtung und verfahren zum bruchtrennen von werkstücken
EP1385664B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von ringartigen werkstücken
EP2173515B1 (de) Verfahren zum fügen von zwei bauteilen aus metallwerkstoff mit verfestigung und wärmbehandlung mindestens eines teilbereiches mindestens eines bauteils vor dem fügen
DE102005031335B4 (de) Verfahren zum Herstellen von Bruchtrennkerben und Werkstück
EP1673200B1 (de) Verfahren zum schrupphonen der mantelfläche einer bohrung
EP3133302A1 (de) Stanzniet
EP1330320B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines werkstückes mit innenverzahnung, insbesondere eines hohlrades
DE3601541A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der oberflaechenguete von bohrungen
DE102007040130B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Umformen eines Werkstückes
EP3117925A1 (de) Stanznietvorrichtung und fertigungsvorrichtung
DE19925029B4 (de) Verfahren zum Umformen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE10027703A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Umformen, insbesondere Fließpressen eines metallischen Werkstücks
EP1313591B1 (de) Verfahren zur plastischen verformung einer nabenbohrung eines schnelllaufenden turbomaschinenteils
DE10102712B4 (de) Verfahren zum Verbinden von zumindest teilweise überlappenden Bauteilen und Vorrichtung hierfür
WO2006000463A1 (de) Verfahren zum bruchtrennen eines werkstücks und werkstück bruchtrennt durch dieses verfahren
EP1105228A2 (de) Verfahren zum innenhochdruck-umformen zweier oder mehrerer hohlkörper mit jeweils zumindest einer öffnung, insbesondere metallrohre oder metallhohlprofile
WO1998021002A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum verbinden von bauteilen
DE10033771B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von doppelwandigen Durchbrechungen und Umstülpung eines Durchbruches
DE10358493B4 (de) Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen
WO2018024718A1 (de) Kombiniertes reibschweissen und abscheren des schweisswulstes

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MZ NO NZ OM PH PL PT RO RU SD SE SI SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG UZ VN YU ZA ZM

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ OM PH PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DK EE ES FI FR GB GR IE IT LU MC PT SE SK TR BF BJ CF CG CI GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2003/01960

Country of ref document: ZA

Ref document number: 200301960

Country of ref document: ZA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 03009503

Country of ref document: SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 02802608X

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020037004968

Country of ref document: KR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 03009503

Country of ref document: SE

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020037004968

Country of ref document: KR

122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: JP