Verfahren und Vorrichtung zum radialen Zerschneiden von ring- oder büchsenförmigen Werkstücken Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum radialen Zerschneiden von ring- oder büchsenförmigen Werkstük- ken, insbesondere Kolbenring- oder Zylinderlaufbüchsen- Rohlingen, bei dem das Werkstück in eingespanntem Zustand unter Herbeiführung einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und einem Schneidwerkzeug in radialer Richtung rechtwinklig zur Rotationsachse ge schnitten wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es sind verschiedene Arbeitsweisen und Vorrichtun gen zum Zerschneiden von ring- oder büchsenförmigen Werkstücken, wie Kolbenring- oder Zylinderlaufbüchsen- Rohlingen, bekannt geworden. Beim Zerschneiden derar tiger Rohlinge, insbesondere Kolbenring-Rohlingen, be stehen besondere Forderungen hinsichtlich der Einspan nung und Führung des Werkstückes. Die Rohlinge können nicht, jedenfalls nicht ohne besondere Vorkeh rungen, seitlich eingespannt werden, da sich sonst die Sägeblätter und die Ringe bei Vollendung des Schnittes miteinander verklemmen würden. Die Rohlinge können auch nicht oder jedenfalls nicht ohne besondere Vorkeh rungen aussen eingespannt werden, da das Schneidwerk zeug im Verlauf des Schneidvorganges den gesamten Umfang erreichen muss.
Normalerweise werden daher innenspannende Werkzeuge verwendet. In der üblichen Ausführung umfassen diese einen zylindrischen Stahl dorn, der von einem äusseren Körper aus einem elasti schen Material, wie Gummi oder einem geeigneten Kunststoff, umgeben ist. Der Gummi- oder Kunststoff körper wird, nachdem ein Stapel Rohlinge darüber geschoben worden ist, axial zusammengepresst, wodurch er sich radial ausdehnt und die darauf sitzenden Rohlinge festhält.
Diese Methode weist eine Reihe von Nachteilen auf. Da man mit den Schneidwerkzeugen nicht nur bis zur inneren Peripherie der Rohlinge eindringen kann, son dern - wegen der Formungenauigkeiten der Rohlinge um ein bis zwei Millimeter weiter eindringen muss, werden bei jedem Arbeitsgang ringförmige Nuten in den Gummikörper eingeschnitten. Bei jedem nachfolgenden Arbeitsgang werden diese Nuten beim Spannen wegen der Elastizität des Gummis wieder teilweise zugedrückt und beim anschliessenden Trennen wieder nachgeschnit ten. Sie vergrössern sich also ständig und führen zu einem raschen Verschleiss des Gummikörpers. Das erfor derliche häufige Auswechseln stellt einen zusätzlichen Arbeitsgang dar, und der Verbrauch dieser Spannelemen te ist so beträchtlich, dass er die Kosten des Verfahrens sehr fühlbar belastet.
Ein weiterer Nachteil der radialen Innenspannung besteht darin, dass die Ringe stark auf Zug beansprucht werden. In Verbindung mit den Schnittkräften führt diese Zugbeanspruchung zuweilen zum Brechen eines Ringes. Die Bruchstücke können sich dann zwischen den nur etwa 1 mm dicken Sägeblättern verkeilen und dadurch deren Beschädigung oder Bruch herbeiführen.
Der Ausfall eines Ringes gibt überdies dem Gummi körper die Möglichkeit, in die entstandene Lücke hinein auszuweichen, wodurch der radiale Druck auf die be nachbarten Ringe und damit die Spannung nachlässt. Die Ringe können dann rutschen, was ebenfalls häufig zum Bruch von Sägeblättern führt.
Schliesslich sei noch erwähnt, dass die Ringe durch den Gummikörper natürlich nicht starr festgehalten wer den. Das ganze System aus Gummikörper und aufgesetz ten Ringen ist schwingungsanfällig. Die Genauigkeit des Schnittes und die Standzeit der Werkzeuge leiden darun ter, Man hat versucht, den Gummikörper durch eine Vielzahl mechanisch oder hydraulisch betätigter Klauen zu ersetzen. Derartige Vorrichtungen sind jedoch sehr verschleissanfällig und nicht betriebssicher genug. Sie haben sich deshalb nicht durchsetzen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren und eine Vorrichtung zum radialen Zerschneiden von ring- oder büchsenförmigen Werkstücken zu schaf fen, die nicht die vorstehend erwähnten und ähnliche Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen aufweisen, keine Anordnung und kein Auswechseln von Innenspannelementen erfordern, betriebssicher arbeiten, mit einfachen Mitteln eine Einspannung und Bewegung des oder der Werkstücke ermöglichen und die Verarbei tung von Werkstücken unterschiedlicher Durchmesser gestatten.
Zu diesem Zweck wird ein in besonderer Weise geführtes endloses Band sowohl zum Einspannen des oder der zu zerschneidenden Werkstücke als auch zur Übertragung der für den Schneidvorgang jeweils ge wünschten Bewegung auf das oder die Werkstücke verwendet.
Das Verfahren zum radialen Zerschneiden von ring- oder büchsenförmigen Werkstücken, insbesondere Kol benring- oder Zylinderlaufbüchsen-Rohlingen, bei dem das Werkstück in eingespanntem Zustand unter Herbei führung einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und einem Schneidwerkzeug in radialer Richtung recht winklig zur Rotationsachse geschnitten wird, ist erfin- dungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass man das Werkstück in eine etwas mehr als halbkreisförmige Schlaufe eines endlosen Bandes einlegt,
das endlose Band fest gegen den dem Angriffsbereich des Schneidwerkzeu- ges abgekehrten Teil der äusseren Umfläche des Werk stückes spannt und das Werkstück mittels des endlosen Bandes sowohl mit der gewünschten Kraft gegen das Schneidwerkzeug drückt als auch um seine Rotationsach se dreht.
Bei einer vorteilhaften Durchführungsform wird das in die Schlaufe des endlosen Bandes eingespannte Werk stück zunächst ohne Drehung desselben festgehalten und das Schneidwerkzeug nach Massgabe der Zerspanungslei- stung langsam vorgeschoben, bis die Schneidkante des Schneidwerkzeuges in den Innenraum des Werkstückes eintaucht, worauf dann das Werkstück mittels des endlo sen Bandes nach Massgabe der Zerspanungsleistung langsam gedreht und hierdurch die Schnittstelle im Werkstück gegen die Schneidkante vorgeschoben wird.
In diesem Falle wird also das Werkstück zunächst über einen b-grenzten Sektor des Umfanges vollständig durch schnitten, und dann wird die Schnittstelle langsam um den vollen Umfang des Werkstückes vorangeschoben, indem das Werkstück langsam gegen die Schneidkante des Schneidwerkzeuges gedreht wird.
Bei einer anderen vorteilhaften Durchführungsform wird das in die Schlaufe des endlosen Bandes eingespann te Werkstück mittels dieses Bandes rasch gedreht und das Schneidwerkzeug nach Massgabe der Zerspanungslei- stung langsam gegen das Werkstück vorgeschoben. In diesem Falle greift die Schneidkante des Schneidwerkzeu- ges tangential am Werkstück an, und der Schnitt erfolgt ständig über den gesamten Umfang, bis die Schneidkante in den Innenraum des Werkstückes eintritt.
Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung können natürlich auch mehrere Werkstücke gleichzeitig geschnit ten, d.h. mehrere Schnitte gleichzeitig ausgeführt werden. Ein typisches Beispiel ist die gleichzeitige Verarbeitung von zu einem Stapel angeordneten Kolbenring-Rohlin gen, z.B. 10 bis 20 zu halbierenden Kolbenring-Rohlingen unter Verwendung eines Satzes von 10 bis 20 Schneid werkzeugen mit entsprechenden Zwischenscheiben zur Einstellung des gewünschten Abstandes.
Um ein beson ders gleichmässiges Eintauchen der Schneidkanten der Schneidwerkzeuge in das Werkstück zu gewährleisten, kann der Stapel dabei während der Anfangsphase des Schneidvorganges axial geklemmt werden, da in dieser Phase, d.h. solange der Hauptbereich der Ringe noch nicht durchschnitten ist, durch einen Druck in axialer Richtung keine Beeinträchtigung des Schneidvorganges eintritt. Bei dieser zweckmässigen Durchführungsform des Verfahrens werden also mehrere Werkstücke parallel zueinander in die Schlaufe des endlosen Bandes einge spannt, der gebildete Stapel während der Anfangsphase des Schneidvorganges axial geklemmt und die einzelnen Werkstücke des Stapels mit einem Satz von parallelen Schneidblättern gleichzeitig durchschnitten.
Die Erfindung schafft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend angegebenen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Mehrzahl von Spann- und Umlenkrollen, von denen wenigstens eine mit einem Antrieb verbunden und wenigstens eine zu der benachbarten auf einen Abstand im Bereich der Durchmesser der zu zerschneidenden Werkstücke ver stellbar ist, zu einem das Werkstück umgebenden Mehr- eck angeordnet sind, ein endloses Band derart um die Spann- und Umlenkrollen geführt ist, dass es eine in den Raum zwischen den Spann- und Umlenkrollen reichende, etwas mehr als halbkreisförmige Schlaufe zur Aufnahme des Werkstückes bildet, und vor der Seite des Mehreckes, von der die Schlaufe ausgeht,
ein Schneidwerkzeug mit einem oder mehreren parallelen Schneidwerkzeugen in Richtung auf das in die Schlaufe einzuspannende Werk stück verschiebbar angebracht ist.
Vorzugsweise sind drei Spann- und Umlenkrollen, von denen eine mit einem Antrieb verbunden ist, zu einem Dreieck angeordnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachste hend in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung weiter erläutert. In der Zeichnung sind nur die wesentli chen Teile einer nach den Merkmalen der Erfindung ausgebildeten bevorzugten Ausführungsform der Vor richtung und ihre Anordnung zueinander dargestellt. Alle für das Verständnis entbehrlichen Teile sind fortgelassen; diese können nach herkömmlichen Gesichtspunkten aus gebildet und angeordnet sein. Aus der Zeichnung gehen auch die wesentlichen Massnahmen des Verfahrens ge- mäss der Erfindung hervor.
An einem geeigneten (nicht dargestellten) Gestell sind mehrere Spann- und Umlenkrollen derart angebracht, dass sie in den Ecken eines Mehreckes sitzen. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind drei derartige Spann- und Umlenkrollen 1, 2 und 3 an den Ecken eines gedachten Dreieckes angeordnet. Es kann auch eine andere Anzahl an Umlenkrollen, die dann an den Ecken eines entsprechenden Mehreckes angeordnet werden, Anwendung finden. Auf jeden Fall erfolgt die Anbringung so, dass sich zwischen den Umlenkrollen ein Raum ergibt, der zur Aufnahme der grössten in Betracht kommenden Werkstücke ausreicht.
Wenigstens eine der Spann- und Umlenkrollen ist als Antriebsrolle ausgebildet und hierzu mit einer Antriebs einrichtung (nicht dargestellt) verbunden. Beim Ausfüh rungsbeispiel der Zeichnung ist dies die Rolle 1. Weiter hin ist wenigstens eine der Spann- und Umlenkrollen, hier die Rolle 1, in ihrem Abstand zur benachbarten Rolle so verstellbar, dass Werkstücke (4) mit sämtlichen in Betracht kommenden Durchmessern zwischen diesen Rollen in den Innenraum des von den Rollen umgebe nen Mehrecks, hier Dreiecks, eingeführt werden können. Dabei kann es sich um die gleiche Rolle, die als Antriebsrolle dient, oder um eine andere der Spann- und Umlenkrollen handeln.
Um die Spann- und Umlenkrollen ist ein endloses Band 5 geführt, und zwar derart, dass es eine in den Raum zwischen den Spann- und Umlenkrollen reichende, etwas mehr als halbkreisförmige Schlaufe 6 bildet. Diese Schlaufe dient zur Aufnahme des Werkstückes 4. Die Länge des endlosen Bandes ist so bemessen, dass in Verbindung mit der Verstellbarkeit der einen oder meh reren Spann- und Umlenkrollen Werkstücke unterschied licher Durchmesser in die Schlaufe eingelegt werden können. Durch geeignete Wahl von Bandlänge und Rollenverstellbarkeit kann ein verhältnismässig grosser Bereich bezüglich der Durchmesser der zu verarbeiten den Werkstücke erreicht werden.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist das Werkstück 4 nach Einlegen in die Schlaufe 6 des endlosen Bandes 5 und Spannen des Bandes durch entsprechende Einstel lung der Rollen 1 und 3 in Richtung der Pfeile D und E fest zwischen der Schlaufe 6 des endlosen Bandes und den Rollen 1 und 2 eingespannt. Die beiden letztgenann ten Spann- und Umlenkrollen bewirken eine radiale Abstützung und Führung des oder der Werkstücke. Zur axialen Führung benötigt man lediglich zwei runde Scheiben, deren Durchmesser etwas kleiner ist, als der Durchmesser des Werkstückes, und die entweder festste hen oder sich mit dem Werkstück drehen, ohne dabei einen axialen Druck auf das Werkstück oder den Werk stückstapel auszuüben.
Eine Drehung der Antriebsrolle 1 in der Pfeilrichtung bewirkt eine Drehung des Werkstük- kes 4 in der Richtung des Pfeiles C.
Das endlose Band kann von einem Gurt, einem Riemen, einer Kette oder dgl. gebildet werden, Voraus setzung ist nur, dass das Band eine hinreichende Festig keit aufweist, so dass das in die Schlaufe 6 eingelegte Werkstück während des Schneidvorganges nicht nach hinten ausweichen kann und ein hinreichender Druck gegen die Schneidkante des Schneidwerkzeuges gewähr leistet ist. Für ein gleichzeitiges Zerschneiden einer Mehrzahl von zu einem Stapel angeordneter Werkstücke kann ein einziges entsprechend breites Band oder eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden endlosen Bän dern angeordnet werden.
Die Spann- und Umlenkrollen brauchen nicht von gleichem Durchmesser zu sein, und es ist klar, dass die in der Zeichnung dargestellten Grössenverhältnisse nur als Beispiel aufzufassen sind.
Vor der Seite des von den Spann- und Umlenkrollen gebildeten Mehreckes, von der die Schlaufe 6 in den Innenraum reicht, befindet sich ein Schneidwerkzeug 7. Dieses weist bei der dargestellten Ausführungsform ein oder mehrere Kreissägeblätter 8 auf.
Das Schneidwerkzeug ist so angeordnet, dass seine Schneidkante(n) bei einem Vorschub in den Raum zwischen den die Schlaufe 6 tragenden Spann- und Umlenkrollen 1 und 2 eintaucht. Gegebenenfalls kann auch das Schneidwerkzeug fest und die Baueinheit aus Spann- und Umlenkrollen mit dem endlosen Band ver schiebbar angeordnet werden, so dass diese Baueinheit gegen das Schneidwerkzeug vorgeschoben werden kann.
Zur Durchführung des Schneidvorganges wird zu nächst das Werkstück bzw. der Werkstückstapel bei entsprechender Öffnung des Einlasses zwischen den Spann- und Umlenkrollen 1 und 2 in die Schlaufe 6 des endlosen Bandes 5 eingelegt. Dann wird das endlose Band durch Verstellung der Rollen 1 und 3 gemäss den Pfeilen E und D gespannt. Es legt sich dabei fest gegen den Teil der äusseren Umfläche des Werkstückes oder Werkstückstapels an, der dem Angriffsbereich des Schneidwerkzeuges, d.h. der Öffnung zwischen den Spann- und Umlenkrollen 1 und 2, abgekehrt ist. Nun wird das Schneidwerkzeug 7, das sich etwa in der in der Zeichnung links angedeuteten Stellung befunden haben mag, ungefähr bis zum Anliegen der Schneidkante am Werkstück, hier also etwa um die Strecke A, vorgescho ben. Diese Bewegung kann rasch erfolgen. Danach beginnt der eigentliche Schneidvorgang.
Der Schnitt kommt durch das Zusammenwirken von drei Bewegungen zustande, nämlich 1 der Rotationsbe wegung des Werkzeuges, 2 einer Rotationsbewegung des Werkstückes (Vorschubbewegung) und 3 eines translato- rischen Ineinanderfahrens von Werkstück und Schneid werkzeug (Vorschubbewegung). Es ist ersichtlich, dass verschiedene Kombinationen dieser drei Bewegungen möglich sind. Die Rotationsbewegung des Werkstückes und das Ineinanderfahren von Werkstück und Schneid werkzeug können nacheinander (wie in der Zeichnung dargestellt) oder gleichzeitig vorgenommen werden.
Im ersten Falle wird das in die Schlaufe des endlosen Bandes eingespannte Werkstück zunächst festgehalten, und das Schneidwerkzeug wird langsam, nach Massgabe der Materialeigenschaften des Werkstückes und der Eigen schaften des Schneidwerkzeuges, d.h. also nach Massgabe der gewünschten oder erzielbaren Schnittgeschwindigkeit, vorgeschoben, bis die Schneidkante des Werkzeuges in den Innenraum des Werkstückes eintaucht. Dann wird das Werkstück mittels des endlosen Bandes nach Mass- gabe der Zerspanungsleistung langsam gedreht, d.h. die Schnittstelle im Werkstück wird ständig langsam gegen die Schneidkante vorgeschoben, bis der gesamte Umfang des Werkstückes durchlaufen ist.
Bei dieser Ausführungs form folgt also auf eine verhältnismässig rasche Eintauch bewegung eine verhältnismässig langsame Umdrehung des Werkstückes. Nach dem Eintauchvorgang, d.h. nach Vorschub um beispielsweise die Strecke B, wird das Sclmeidwerkzeug nicht weiter vorgeschoben.
Bei der anderen Ausführungsform wird das in die Schlaufe des endlosen Bandes eingespannte Werkstück mittels des Bandes rasch gedreht, und das Schneidwerk zeug wird nach Massgabe der Zerspanungsleistung langsam gegen das Werkstück vorgeschoben, so dass die Schneidkante tangential angreift und das Werkstück um seinen gesamten Umfang gleichzeitig geschnitten wird. Es kommt also kein Eintauchen der Schneidkante in den Innenraum des Werkstückes zustande, bevor der Schneidvorgang praktisch beendet ist.
Diese verschiedenen Möglichkeiten der Durchführung des Schneidvorganges gestatten eine gute Anpassung an die im Einzelfall vorliegenden besonderen Bedingungen bezüglich Werkstoffeigenschaften, verwendetem Schneid werkzeug usw.
Es ist klar, dass das Schneidwerkzeug im Uhrzeiger sinne oder im Gegenuhrzeigersinne rotieren kann. Weiterhin ist ersichtlich, dass das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung auch beim Zerschnei den von nicht genau runden Werkstücken Anwendung finden können, beispielsweise bei Werkstücken, die eine gewisse ungewollte Abweichung von der Kreisform, z.B, durch Formungenauigkeiten der Gussstücke, oder eine gewollte Abweichung von der Kreisform, z.B. Apfelform des Kolbenringes, aufweisen.
Durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung werden die eingangs erläuterten Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen, insbesondere alle auf die Verwendung eines Gummikörpers zur Innen spannung zurückzuführenden Mängel und die Fehler quellen bei Anwendung einer Vielzahl mechanisch oder hydraulisch betätigter Klauen, beseitigt. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung erfordern nur einen geringen Arbeits- und apparativen Aufwand, füh ren zu einwandfreien Produkten und haben sich als sehr betriebssicher erwiesen.