DE1552121A1 - Verfahren und Einrichtung zum Durchtrennen eines Werkstueckes - Google Patents

Description

Western Electric Company Ine. A 29 384

175 Broadway

Mew York* H.Y. / USA Verfahren und Einrichtung gum Durchtrennen eines Werkstücks.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchtrennen eines Werkstücks» insbesondere eines pl*ttenartlgen oder hohlen Werkstücks, !finge wenigstens einer sieh durch das Werkstück erstreckenden Schnittlinie, wobei eine Oberfläche wenigstens eines Werkstuokabsehnltts duroh ein Wt^erlägerglied mit wenigstens einer sieh entlang der Schnittlinie erstreckenden Schneidkante im wesentlichen starr abgestutzt wird, während eine Oberfläche wenigstens eines weiteren« auf der anderen Seite der Schnittlinie befindlichen WerkstUekabsehnitts nachgibig abgestützt wird und wobei eine dem Wd^erlagerglled entgegengesetzte Werkstückoberfläche unter zunehmender Druckdifferenz' bezüglich der nachgibig abgestützten Oberfläche mit einer SehneidflUsslgkeit beaufschlagt wird. Zum Gegenstand der Erfindung gehurt femer eine Einrichtung zur DurohfOhrrung eines solchen Verfahrens.

Es 1st bereits einVerfahren und eine entsprechende Einrichtung zum hydraulischen Durehtrennen bzw« Abaöheren, insbesoQäere. zum hydraulischen Lochen von plattenartig*s&Wö^ksfeUöken bekannt (USA«Patentschrift S 395 i^)> wobei das Wörkstück auf einer OberflSche '/] »it «ioeje unter Druck gesetzten Volumen eiser Schneid-

w& an der andere» Qberfllteh«

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durch ein Wl<jtorlagerglied in For» einer Lochplatte starr abgestützt wird· Ia zylindrischen Bohrungen dieses W^_derlagergliedes sind Stütxglieder in fore von zylindrischen Oegendruckstempeln verschiebbar gelagert. Dies« Stempel werden durch ein gemeinsames Federglied in Richtung gegen das Werkstück beaufschlagt und stützen somit die dem Stempelqueraehnitt entepreehenden Werkstttokabsehnltt« nachglbig gegen dl· Wirkung der Sohneldfltlsslgkeit ab. Aufgabe der Stempel bei dieser bekannten Einrichtung ist dl· Abdichtung der sich beim Lochen bildenden Aussparungen in Werkstück für den lall» dad die Loonvorgfinge nioht gleichzeitig, sondern wie In der Praxis unyerneldlich - alt einer gewissen xeitliehen AuTeinanderfolge ablaufen. Ein Druckabfall der Sehneidflüssigkeit durch die zuerst geschnittenen LBehcr soll damit verhindert werden· Indessen kann auf dies· Weise eine zuverlässige Ausführung sämtlicher LoohvorgSnge doch nicht gewährleistet werden« da dl· ' Schbeldflüasigkelt durch dl· zuerst gebildeten Aussparungen In den Inoer vorncndenen Spaltraum zwischen der ünterseit· des Werkstücks und der Oberseite des W^jlerlageygll«des eindringt und daher ein Druckausgleich beiderseits der noch nicht abgetrennten Warkstttekabsehnltte eintritt. Selbst eine welter© Steigerung des Druck» der Sehneidflfiselgleeit kann dann nicht mehr zu einer einwandfreien Durchführung der letzten Loehungen führen·

Aufgab« der Erfindung ist demgegenüber die Seheffusg rauliBCben TrenoverfÄhrens, bei Überwunden sind und welches dl·

•in«« hä^brauliBCben TrenoverfÄhrens, bei dta diea» :V:'^:\\—;

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Durchführung eines hydraulischen Schneidvorganges auch bei abschnittsweise wechselndem Scherwlderstand des Werkstücks ermöglicht. Die erfindungsgemKfie Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sieh bei einem Verfahren der eingangs genannten Art hauptsächlich dadurch, das der nachgibig abgestützte Werketttokabsehnitt bei einem Verlauf der Sohnittlinie durch Werkstüekberelehe mit unterschiedlichen Sehenrlderstand mit der Differenz zwischen dem Scherwiderstand des betreffenden Werk· stüokbereiehs und dem maximalen Seherwiderstand eines derartigen Bereiches llngs der Sohnittlinie abgestützt wird und daß diese nachgibigen Abstützkräfte auf die SehemiderstSnde aller dieser Werkstückbereiche längs der Schnittlinie wenigstens annähernd ausgleichende Wert· eingestellt werden. Durch eine solche nachgibige Abstützung wird die gleichseitige Einleitung und Durchführeng der Sohervorgänge In allen Bereichen der Schnittlinie bzw« des Werkstücks ermöglicht. Die durch dl· gebildeten Trennstellen des Werkstücks an dessen Bückseite gelangende Sohneidflüssigkeit und der entsprechende Druckausgleich können somit den Schneid-Vorgang nicht mehr nachteilig beeinflussen und bleiben Sin besonders vorteilhaftes Anwendungsee-

biet des* «rfindungsgemieen Verfahrene findet sieh bei der Bearbeitung bcw. beim Durchtrennen von rohrförmigen Wellenleitern für Zwecke der Boehfrequenzteehnik und dergleichen, da si<& durch den gleichzeitigen Ablauf aller hyd^aullsohen TrennvorgSngö auch ohne Machbear- ^: beitung eine einwandfreie Beschaffenheit der Schnitt- " flachen ergibt·

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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausftihrungxbelspiels hervor· welche» in den Zeichnungen veranschaulicht ist. Bierin seigt

Figur 1 eine Einrichtung sur Durchführung des erfindungsgenSfien Verfahrens an einen dünnwandigen Rohr mit Reehteekquerschnitt in perspektivischer Teilsohnitt-Ansioht,

Figur 2 eine Draufsicht der Einrichtung nach Figur 1, ebenfalle in Tellsohnitt,

Figur 3 ein in das rohrförmige Werkstück gemÄß Figur 1 und.2 einzusetzendes Halterungselement in Längsschnitt und

Figur k, 5 und 6 je einen von aufeinanderfolgenden Arbeitszusttfnden bein Durohtrennen der WerkstUekwandung nlt den erfindungsgenäSen Verfahren.

OeaÄß Figur 1 und 2 wird das zu durch trennende Werkstück IO in eine Einrichtung 12 geführt, die eine aus block- ; fftroigen Elementen 14 und 15 bestehende, als Widerlagerglied wirkende Paßform mit der WerketUckauflenfIftche zugewandten Ausnehnungen 16 und 17 aufweist« Die Paßform ist in Beispielsfall als Durchgangsöffnung zwischen den entsprechend geformten StoBflHchen der Elenente 14 und 15 ausgebildet, wobei die Ausnehnungen 16 und 17

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in diese der Querschnittsfore des Werkstücks angepaßte Durchgangsöffnung münden. Di· Innenwandung der DurehgangaSffmzng »tütet die Außenfläche des Werkstücke In der Vmgebu&g der Ausnehmungen 16, 17 lückenlos ab. Die Elemente 14 und 15 der PaJfora sind in ein aus TrHgern 18, 20 bestehendes Oehfiuee starr eingespannt.

Zur Brreichung eines gleichzeitigen Trennvorgangs auf den gesamten WerkatUoloimfang «erden die einzelnen Wandabeohnltte bis zum Einstellen der genauen Schnittbedingungen abgestutzt. Im Beispielsfall sind hierfür federbelastet·, in den Auanehmungen\l6 bzw. 17 versehlehbar gelagerte Seheiben 50 und 32 als Stützglieder vorgesehen. Die suearajsenetoßenden Seiten der Seheiben JO, 32 sind der HaBwrea Quaraohnlttaform des Werkstücke angepaSt und msfaseen dieses -vollstindig. An zwei diaswtral «egenüberliegenden Xanten des Werkstück» sind die rweasisenetoöenden Abschnitte der Scheiben 30» 32 miteinander vsrsfthnt, wodurch die lückenlose Abstatzung des VterSeatiiokumfaags auch in diesem Dereich siohergaetellt ist.

Dler AnpreBsung der Scheiben 30, 32 gegen die Werkstückaußeafläohe erfolgt über StUSeI 3V deren tellerföraig« AnaStz· 37 unter dem Druck von Sc&raubenfedern 36 in öehKueebohrungen 35 stehen. Die AnsXtse

37 dienen gieiahseitie als Ansehl&^e zur werkstitekseltigen Vor3töliufeb«iiegung der Stößel. Die Läng© der lets· teren let so bwaeeaen, daß im Ausgangszustand ein geringes Spiel svisähen den Seheiben 30, 32 und der

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Außenfläche des Werkstück* 10 besteht. Hierdurch wird anfänglich ©ine gering* AuawKrtaverformung der WerkstUokwandungen ermöglicht und der HUb der Scheiben 30, 32 vermindert. Diese anfangliche Auawärtsverformung \ reicht jedoch zur Einleitung des Sehervorgangs nieht aus· Der Anprefidruek der StSSeI ist mittel» von Is die GehSusebobrungen 35 eingesetzten Sehraubpfropfen 38 als Widerlager für die Schraubenfeder» 36 einstellbar.

Bine als Halterungselement dienende» den Innenquerschnitt des Werkstücks genau angepaßte Profilstange 22 stutzt die Innenfläche des Werkstücks auf den gesamten ünfang sowie beiderseits der Trennstelle ab (Figur 3). FUr die Zufuhrung von Druckflüssigkeit zur Werkstück· innenfläche ist in der Profilstange 22 eine LSngsbohrung 24 nit anschließenden Radialbohrungen 26 in Bereich der Trennstelle vorgesehen. Zum Antrieb der Druckflüssigkeit ist ein in die £8ngsbohrung 24 eingreifender PreBkeiben 28 vorgesehen (Figur 1). In Höh» der Treimstell© weist die Profilstange 22 eine mit den Radialbohnmgeff 26 verbunden« Itafangsnut auf, in die eine ringförmige Manschette 44 Bit nach au0en offeoen Hohl· querschnitt; sowie beiderseitig StUtsringe 46 eingesetsts sind. Die Manschette 44 besteht z.B. aus einen hochfesten« schwach elastische» Kunststoff» etwa aus Sttperpolyis&denv während als Werkstoff für die Stütsrings *$ CkasH in Betracht könnt· Der durch die ff&nsehette 44 ' gebildete» ringfurnige Druckrauns 53 steht ebenfsll· ait den Badialbohvungen 26 la Terbindusg. Die Dicht- ;""[;_.:!' lippen 41 der Kaneohett* liegen unmittelbar an der -Vvi·:-; ; des Werksttleks und lassen nur den Bereich ^{: :}

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derTrennstell· frei (Figur 4). Die ümf angsnut der Profilstange 22 wird geatie Figur 3 einerseits durch eine Hülse 48 auf dem oberen Abschnitt 43 der Profilstange gebildet· Zur Lagesicherung der Hülse 48 sind lösbare Anschlage 50 vorgesehen« welche die Hülse 48 zur Montage der aus Manschette und Stutsringen bestehenden Dichtung in Werketüekl&ngsriehtung freigeben.

Die IXirchfUhrung des erfindungsgemitßen Verfahrene wird an Hand der Figuren 4 bis 6 erläutert· Zunächst wird die Prof lletange 22 im Werkstück so eingestellt« dad die Dlohtllppen 41 beiderseits der vorgesehenen Trennstell* liegen. Anschließend wird das Werkstück mit Profilstang« m die Paßform eingeführt und mit der vorgesehenen Krennstelle in Höhe der Ausnehmungen 16, 17 eingestellfc. Sodann wird der Anpreßdruck der Seheiben 30, 32 Ober die Schr&ubenfedern 36 mit Hilfe der Sehraübpfropfen 38 auf einen Wert eingestellt« «reicher das verieitige Durohtrennen einzelner Itefangsabsehnitte des Werkstücks ausschließt. Die zweckmäßigen Werte des Anprefldrucks für die Absttttzuag werden sweckmSBlg durch systematische Sehnittversuehe für die in Betracht Querschnlttsforaen« Wandstärken und Werkstoffe eriedttelt. In der Beispielsausführung wird dazu In aufeiaanderfolgenaen Schnlttversuehen für jede Probe die Vorspannung der Schraubenfeder 36 verändert« bis vorseltiges Durchtrennen einzelner Werkstüokabschnitte nicht mehr auf tritt bzw. ein sauberer Schnittvorgitng erreicht 1st. Die erforderliche Stützkraft ist für weicheί Werkstoffe, wie z.B. Kupfer-oder dergleichen« vergleichsweise gering«, während hochfeste und spröde Werkstoffe« χ«B. MolybdSn und andere, hohe Anpreßdrucke erfordern.

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Das FoniKnderiingsvermSgen, d.h. die bia zum Bruch erreichbar·, bleibende Formänderung zahlreicher Werk« stoffe wird durch entsprechend hohe hydrostatische, d.h. allseitige Pressung wesentlich erhöht (siehe z.B. Bridgmnan, "Large Plastic Flow an Fracture", 1952, MoOraw-Hlll). Derartige Materialien werden im vorliegenden Zusammenhang als "druckplaetlfizlerbare Feststoffe* bezeichnet. Beim Bearbeiten von rohrförmigen Werkstücken aus Kupfer oder anderen weichen Metallen mit dem erfIndungsgemäfien Verfahren 1st eine Steigerung des FornffadeirungsVermögens, die sieh durch die Stärke der zum Flüssigkeitsdruck gegenlSufigen Abstützung ergibt» meist nicht erf order lieh, jedoch oft zweckmH8ig. Bei der Bearbeitung von Molybdän oder anderen spröden Werkstoffen ist eine solche Druokplastifizlerung jedoch zur Vermeidung von Ausbeulungen» Qratbildung und dergleichen unbedingt erforderlich. Der demgemäß gewünsch-' te Flüssigkeitsdruck im Druokraum 52 vor Beginn des eigentlichen Trannvorgange wird durch entsprechende Belastung des in die Längsbohrung 24 eingeführten Preßkolbens 28 eingestellt. Bei diesem in Figur 5 angedeuteten Arbeitszustand beginnt der Werkstoff lh die Ausnehmungen 16, 17 einzufließen, wird jedoch durch die'entsprechend vorgespannten Scheiben 30* J2 abgestützt und zunächst gegen Abscheren gesichert. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis der Flüssigkeitsdruck im Druckraum 52 den durch die Sohraubenfedern J6 bestimmten Schwellwert' überschreitet. Beim Durchtrennen eines eckigen Querschnitts wird der Flüssigkeitsdruck oberhalb des zum Abscheren der Eckbereiche erforderlichen Schwellwertes eingestellt.

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Bei Einstellung der Vorspannung für die Scheiben 32 gemäß den erwähnten Gesichtspunkten ist die Stütz» kraft an feiner Stolle 59 (Figur 2} der Vterkstückaußenfl&chß mindestens gleich der Differenz zwischen der zum Abscheren der Quersehnittseck© Sl erforderlichen Kraft und der zum Abscheren im Bereich der Stelle 59 erforderlichen Kraft. Auf diese Weise wird das Durehtrennan der WerkstUckwandung an der Stelle 59 verhindert, bis die sum Abscheren erforderlichen Bedingungen auch an de? Querschnittsöeke 6t erreicht sind. Die Stützkraft im Bereich der Quereehnittseeken kasn dabei theoretisch den Wert Null annehmen. Jedenfalls wird auf diese Weise gleichzeitiges Durchbrennen des gesamten Querschnitts erreicht.

Bei dem in Figur ß, angedeuteten. Arbeitszuetand hat der Flüssigkeitsdruck in der Druckkammer 52 den erwähnten Söhnellwsrt- übersehritten» so daß der Abschnitt 56 der WerkstÜokwsndung unter Verdrlngung der Scheiben 30, 3g in dl© Ausnehmungen l6_t 17 eindringt und vollständig abgeschert wird. Dieser !ßpennvorsang erfolgt gleiehzeitig auf dsm gesamten WorScstückumfang, so daß ein vorzeitiger Druckabfall bzw. ein MuBerer C^gendruek durch die austretende Flüssigkeit an einzelnen Stellen ' des U^fangs nicht auftreten l3nn. Infolge d®r gegebenenfalls durch allseitige PZ"©sBUS3g in der beschriebenen Weis® erhöhtem Fli©ßfghi$s©lt des Werkstoffs bilden sich an den inneren Schnittkanten Abrundungen 57 aus^ wodurch Sratbildung xmä anös?© BeschMigungsn suver«» lässig versiisdsn werden. D@r brennvorgang läuft dem vsrglöiehisw&iss langsam ab_T so das

der Einrichtung v®rs^J.@d©n

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Anstelle einer Federvorspannung der abstützenden Scheiben 30» 32 kann gegebenenfalls eine hydraulische Abstützung treten. Ferner könnte die dargestellte Einrichtung in der Welse abgehandelt werden, daß der ringförmige Druckraum an der Außenfläche des Werkstücks und die Abstützung unter Vorspannung an der Innenfläche des rohrförmigen Werkstücks erfolgt. Der beim Trennvorgang abgescherte, ringförmig« Werkstückabsohnitt von der Breite der Ausnehmungen 16, 17 wird dann radial einwärts in den Innenquerschnitt des Werkstücks gepreßt und kann zusaimaen mit der Profilstange 22 bzw. einem entsprechenden Halterungselement leicht aus der Einrichtung entfernt werden· Das erfindungsgemESe Verfahren kann ferner in entsprechend abgewandelter Form nicht nur jssum Durchtrennen von rohr- oder stabförmigen Werkstücken, sondern auch zum Ausschneiden von öffnungen in beliebig ausgebildeten, dünnwandigen oder anderen Werkstücken sowie für stanzartige BearbeitungsvorgHnge an flachen oder gewellten Bleohteilen und dergleichen zur Überwindung der durch ungleichmäßig· Trennfestlgkelt bedingten Schwierigkeiten mit Vorteil angewendet werden.

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Claims (5)

Western Electric Company Inc. A 29 175 Broadway York. »>Y. / PSA Ansprüche

1. Verfahren zum Durchtrennen eines Werkstücks, insbesondere eines plattenartigen oder hohlen Werkstücks, llnge wenigstens einer sich durch das Werkstück erstreckenden Schnittlinie, wobei eine Oberfläche wenigstens eines Werkstückabsehnitts durch ein Wi^jlerlagerglied mit wenigstens einer sich entlang der Schnitt* linie erstreckenden Schneidkante im wesentlichen starr abgestützt wird, während eine Oberfläche wenigstens eines weiteren, auf der anderen Seite der Schnittlinie befindliehen Werkstüokabsehnitts nachgibig abgestützt wird und wobei eine dem WtjSerlagerglied entgegengesetzteWerkstückoberfläche unter zunehmender Druekdlffereas bezüglich der naohgibig abgestützten OberflSehe alt einer Sohneidflüssigkeit beaufschlagt wird, dadurch «ekennzelehnet. daß der naehgiblg abgestützte Werkstüek&hschnitt (56) bei einem Verlauf der Schnittlinie durch tferketüekherelehe (59,61) mit unterschiedlichem Soherwiderstand mit der Differenz zwischen dem Soherwiderstand des betreffenden Werkstüekberelohs und dem maximalen Soherwiderstand eines derartigen Bereiches länge der Schnittlinie abgestützt wird und daS diese nachgibigen AbstützkrKfte auf die Soherwiderstlnde aller dieser Werkstttekbereiehe längs der Schnittlinie wenigstens aimiherhd ausgleichende Werte eingestellt werden.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anwendung auf ein Werkstück, welches aus einem druokplaetlfislerbaren Feststoff besteht, ferner gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens die lunge der Schnittlinie angeordneten Bereiche des nachgibig abgestützten WerkstUckabsohnltts (56) mindestens wahrend des Abseherstadluns fldt StützkrSften beaufschlagt werden, welohe Innerhalb der betreffenden Werkstüokbereiehe zusammen mit dem entgegenwirkenden Schnelddruok einen wenigstens teilweise allseitigen Druckspannungszustand erzeugen und das Material des Werkstücks In «Inen Zustand erhöhten Formänderungsvermögens bis zum Bruch überführen.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lSDgs der Schnittlinie angeordneten Bereiche des naohglblg abgestützten Werkstüekabsohnltts (56) mit StützkrSften beaufschlagt werden, die gemaS der Wandstärke und der Scherfestigkeit des Materials in den betreffenden Werkstückbereiohen bemessen sind.

4· Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung zum Auftrennen eines rohrförmigen Werkstücks (10) in wenigstens zwei durch einen umfangsabschnitt (56) voneinander getrennte Teile, wobei dieser Umfangsabschnitt in im wesentlichen radialer Richtung abgestützt wird.

5. Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrene nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daö eine Mehrzahl von festen Stutzgliedern (30,22) längs einer Schnittlinie angeord-

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net ist und daß für jedes dieser an dem nachgibig abgestutzten Werkstückabschnitt (56) angreifenden Stütsglieder eine federnde Anpreflvorrichtung (3^*36*38) vor« gesehen 1st.

6· Einrichtung nach Anspruch 5$ dadurch gekennzeichnet« daß fUr wenigstens eines der Stutzglieder (30,32) eine einstellbare Anpreßvorrichtung (3^»36,38) vorgesehen 1st.

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