DE1777315A1

DE1777315A1 - Verfahren zum Durchtrennen eines Rohlings

Info

Publication number: DE1777315A1
Application number: DE19671777315
Authority: DE
Inventors: Fuchs Jun Francis Joseph
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1966-07-12
Filing date: 1967-07-10
Publication date: 1972-01-13
Also published as: GB1199034A; NL6709689A; SE359237B; GB1199033A; US3487668A; SE335707B; DE1602394B1

Description

Patentanwalt 1 ·7 "7 T O 1 C

Jam

P 16 02 39^.2-14

Western Electric Company
Incorporat ed.

123, William Street A 31 964 - Br

New York N.Y. 10038

Verfahren zum Durchtrennen

1 eines Rohlings ^

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Durchtrennen eines Rohlings ohne Schnittwiderlager. Ein derartiges Verfahren kann für zahlreiche Bearbeitungsvorgänge an unterschiedlichen Werkstücken und Werkstoffen in der industriellen Fertigung eingesetzt werden, insbesondere auch zur Herstellung von Durchbrechungen oder Aussparungen verschiedener Formen in rohrförmigem Rohmaterial.

Das Einbringen solcher Durchbrechungen durch Stanzen oder ähnliche Bearbeitung ist bekanntlich hinsichtlich des Zeitund. Kostenaufwandes im allgemeinen günstiger als eine entsprechende Formgebung durch Bohren, Fräsen od.dgl. Die übliche Stanztechnik ermöglicht indessen die Herstellung von sauberen und formgenauen Schnitten ohne Verbiegung oder sonstige Beschädigung des Werkstücks nur unter Verwendung

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von G eg en stempeln oder anderen Schnittwiderlagern. Dies gilt insbesondere für das Stanzen von Ausnehmungen in vergleichsweise spröden, wenig fließfähigen Werkstoffen.

Ein weiteres Problem beim Stanzen von kurvenförmigen oder kompliziert verlaufenden Schnitten besteht in der entsprechend genauen Anpassung der Kontur des Schnittwiderlagers, sowie insbesondere beim Stanzen von rohrartigen Werkstücken in der Einbringung und genauen Positionierung des Schnittwiderlagers innerhalb des Werkstücks. Diese Positionierung bietet besonders bei Werkstücken mit geringem Innendurchmesser große Schwierigkeiten und 1st dort oft praktisch unmöglich. Weiterhin ergeben sich auch hierbei besondere Schwierigkeiten für die Bearbeitung von spröden Materialien, wie Molybdän od.dgl., die eine Stanzbearbeitung bisher praktisch nicht zuließen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens der vorgenannten Art ohne Zuhilfenahme eines Schnitt-Widerlagers, womit die genannten Schwierigkeiten überwunden werden können. Das er findung sgemässe Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich hauptsächlich durch folgende Arbeitsschritte:

a) Eine Oberfläche des Rohlings wird derart gegen eine Wandung zur Anlage gebracht, daß die zu durchtrennenden Rohlingsabschnitte einem aus der Wandung vorschiebbaren Schneidwerkzeug gegenüberliegen,

b) die dem Schneidwerkzeug gegenüberliegende Oberfläche des Rohlings wird durch Beaufschlagen mit einer Druckflüssigkeit abgestützt;

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c) das Schneidwerkzeug wird über die Wandung vorgeschoben und durchschneidet den Rohling unter Abstützung gegen den Schnittdruck durch die Druckflüssigkeit.

Dieses Verfahren kann für die Bearbeitung von spröden Werkstoffen oder zur Erleichterung der Bearbeitung anderer Werkstoffe zweckmässig in der Weise ausgeführt werden, daß der g Werkstoff des Rohlings durch Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit in einen wenigstens teilweise allseitigen Druckspannungε-zustand und hierdurch in einen Zustand erhöhten Formänderungsvermögens ohne Bruch überführt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen,die in den Zeichnungen veranschaulicht sind:

Hierin zeigen : Fig. 1, 2 und 3 eine Einrichtung in verschiedenen Arbeits-

zust and en zur Durchführung des erfindungs- \

gemässen Verfahrens und

Fig. 4 ein gemäss Fig. 1 bis 3

hergestelltes Werkstück im T ei !-Längs schnitt.

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Eei dem in Pig. 4 angedeuteten Werkstück handelt es sich um einen Koaxialkabelverbinder 10, der erfindungsgemäß einstückig und in einem Arbeitsgang hergestellt wird und aus einem hülsenförmigen Teil 11 größeren !Durchmessers mit einer öffnung 13 sowie einem kappenförmigen Teil 12 geringeren Durchmessers mit kegelförmig zugeschärftem Rand 14 besteht. Bei einem solchen Verbinder ist innerhalb des durch die beiden Teile gebildeten Gehäuses ein konzentrischer Mittelkontakt untergebracht, für dessen Zugang mindestens zwei öffnungen in der Gehäusewandung vorgesehen sind, was im Beispiel jedoch deutlichkeitshalber nicht berücksichtigt wurde.

Einrichtung gemäß Fig. 1 bis 3.

Die Einrichtung umfaßt eine erste Fora 16 und eine zweite Form 13, die in den Formhohlraum 19 der ersten Form einschiebbar angeordnet ist. Der Formhohlraurn 19 entspricht in seinem Durchmesser dem Außendurchmesser des Werkstückteiles 11 und geht an seinem linken Ende mit einer Schulter 21 in einen gewölbten Bohrungsabschnitt 22 über. Die anschliessende Bohrung 23 nimmt den rohrförmigen Rohling 24 auf und entspricht dessen Außendurchmesser, während die radiale Breite der Schulter 21 im wesentlichen der Wandstärke des Teils 11 entspricht. 3ine Querbohrung 26 der Porm 16 ist für die Zuführung einer im wesentlichen imkompressiblen Flüssigkeit 5<^, z.B. Silikonöl, in den Formhohlraum 19 vorgesehen. Mittels eines Stopfens 27, der mit der Wandfläche des Formhohlraums 19 glatt abschließt, wird die Querbohrung 2 6 verschlossen, während für bestimmte Arbeitsweisen die erwähnte Druckmittelzuführung vorgenommen wird.

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Der Rohling 24 ist verschiebbar auf eii?r Stange 31 angeordnet und tritt mit dieser an der linken Seite aus der Bohrung 23. In der Stange 31 ist eine konzentrische längsbohrung 32 vorgesehen, die über eine ijierbohrung 33 in den Innenraum des Rohlings 24 mündet.

Der Formhohlraum 34 der zweiten Form 18 liegt im Durchmesser zwischen den Außendurchmessern des Rohlings 24 und der Stange 31 und geht mit einer konischen Schräge 36 in die linke Stirnseite der in den Formhohlraum 19 eindringenden Form 18 über. " Xach rechts geht der Formhohlraum 34 mit einer konischen Schulter 39 in eine der Zuführung von Druckflüssigkeit dienende Bohrung 37 über, deren Durchmesser demjenigen der Stange entspricht. Ein Eund 3B begrenzt die Eindringtiefe der Form in den Forrahohlraum 19·

In einer Querbohrung 41 der Form 16 ist ein Stanzstempel 40 gelagert, der über einen Stößel 42 von einer durch Pfeil 43 symbolisch angedeuteten Presse oder dergl. angetrieben wird.

Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 1 bis 3·

""!ei der zuerst angenommenen Verarbeitung eines Rohlings aus kupfer, weichem Stahl oder einem anderen im Normalzustand bild^-:;;;ien '.iBvketo ff iüt die l.andf lache des Formhohlraums 19 bei oinjecet^tem Stopfen 27 glatt abgeschlossen. Der Rohling 24 v/i.'.-d durch eine nicht dargestellte Vorrichtung gemäß Pfeil 44 Ln Fig. 1 über die Stange 31 bis in die vorgegebene Stellung gemäß Fig.l in den Formhohlraum 19 vorgeschoben, wobei dur.¹ Rohling etv/a;3 über die rechte Stirnfläche der Stange 31 vorsteht. Sodann wird die Form 1Γ> mittels einer Presse

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oder dergl. gemäß Pfeil 46 in Pig. 1 und 2 in den Formhohlraum 19 eingeschoben, wobei die konische Schrage 36 des Formhohlraums 34 die Einführung des Rohlings sichert. Beim weiteren Einschieben der Form 18 wird an dem Rohling zunächst ein nach innen vorstehender Rand 35 gemäß Fig.2 gebildet. In folge des im Vergleich zum Außendurchmesser des Rohlings geringeren Innendurchmessers des Formhohlraums 34 wird der V/erkstoff des Rohlings beim weiteren Vordringen der Form 18 in Stauchrichtung, d.h. in Längsrichtung vom Ende des Rohlings her, in den Formhohlraum 19 extrudiert, d.h. unter Verminderung der Wandstärke des Rohlings eingepreßt, wobei sich der kappenförmige Teil 12 bildet. V/ährend dieser mit einem Ziehvorgang zu vergleichenden Verformung beginnt die Wandung des Rohlings innerhalb des Formhohlraums 19 sich von der Stange 31 aufzuwölben (Fig. 2). Nach entsprechendem Vorschub der Form 12 wirkt die konische Schulter 39 mit der Stirnkante der Stange 31 zusammen und schert den Ranü 45 des Rohlings zu einem ringförmigen Teil 47 ab. Gleichzeitig wird die Stirnkante des kappenförmigen Teils 12 zu dem konischen Rand 14 ausgeformt.

Kurz vor der endgültigen Formgebung des Teils 12 wird der Bohrung 37 und über die Bohrung 32 auch dem Innenraum des Ilohlings Druckflüssigkeit 48 zugeführt, welche zusammen mit der Aufwölbung infolge der Extrudierung in Stauchrichtung die Aufweitung des Rohlings in den Formhohlraum 19 bewirkt. 'Jährend dieser Formgebung des V/erkstückteils 11 erfolgt kein ITachochieben des Rohlings in den Formhohlraum. Der das Teil bildende und dessen V.'andstärke bestimmende Rauminhalt an V.'erkötoff besteht vielmehr nur aus dem ursprünglich im Formhohlraura 19 befindlichen Anteil zuzüglich des durch die Extru dierung vom Teil 12 übergetretenen Anteils. Demgemäß läßt sich

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die Wandstärke des Teils 11 durch Bemessung des Abstandes zwischen der Schulter 39 und dem Bund 3° der Form 18 beeinflussen. Im allgemeinen nimmt die Wandstärke des Teils 11 mit diesem Abstand zu.

Während des Aufweitens gemäß Fig. 3 wird das linke Ende des Werkstückteils 11 durch Anpressaen gegen die zwischen Schulter 21 und Bohrungsabschnitt 22 gebildete Schneidkante von dem restlichen Rohling abgetrennt, da die Breite der Schulter der V.'andstärke des Teils 11 entspricht. Bei dieser Abscherung ent- ™ steht an der Stirnkante des Rohlings ein nach außen aufgewölbter Rand 56. Ohne den gewölbten Bohrungsabschnitt 22 bildet sich außerdem erfahrungsgemäß an der linken Stirnkante des Teils 11 noch ein nach innen vorstehender Grat. Anschließend wird der Stanzstempel 40 gegen die Abstützung der Druckflüssigkeit 4? einwärts geschoben und dar.it die öffnung 13 einge schnitten. Hierbei wird die V.'andung des Teils 11 durch entsprechend hohen Innendruck in fester Anlage an der überfläche des Formhohlraums gehalten. Das ausgeschnittene Wandungsteil 57 wird mit dem Werkstück aus der Vorrichtung entfernt.

Auch Lei vorliegender Erfindung wird vorteilhaft von der be- m kannten Flastifizierung fester und spröder Werkstoffe durch entsprechend hohe allseitige Pressung Gebrauch gemacht, deren Grundlagen in "Large Plastic Flow and Fracture" von P.V. Bridgeman, McGraw-Hill 1952 behandelt sind. Beim Einbringen der t'ffnung 13 wird eine solche Pressung durch die Druckflüssigkeit einerseits und den Gegendruck der Wandung des Fornhohlraums andererseits erzeugt. Der erforderliche Druckwert hängt vom Werkstoff und dem jeweiligen Verformungsgrad ab und läßt sich durch Versuche mit ansteigendem Druck er mitteln, wobei das Erreichen eines glatten.Schnitts ohne Riß-

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bildung oder Werkstoffbruch, maßgebend ist. Im Beispielsfall, ergab sich eine Öffnung 13 mit glatten Schnittkanten mit einer !

Ausdehnung von 12 χ 6mm, einer Wandstärke von 0,3mm und einem ■

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hydrostatischen Druck von 4200kp/cra , der auch zum Aufweiten des Werkstückteils 11 diente. Hierbei ergaben sich keine Verformungen in der Umgebung der Öffnung, während unterhalb dieses Druckwertes starke Grat- und Rißbildungen auftraten.

Der beschriebene Schnitt ohne Widerlager läßt sich grundsätzlich für beliebige Querschnittsformen - rohrförmige und andere sowie Wandstärken von Rohlingen bzw. Werkstücken anwenden, bietet jedoch besondere Torteile beim Lochen von Rohren geringer Innenweite, die der Einführung eines Widerlagers Schwierigkeiten entgegensetzen. Das Verfahren läßt sich auch in umgekehrter Weise durchführen, nämlich mit innerer Druckbeaufschlagung gegen einen auf der Außenseite angeordneten, nachgiebig gelagerten Stanz- oder Lochstempel. Der Innendruck muß hierbei die Summe des Scherwiderstandes der.Werkstückwandung und der Stützkraft des Stempels überwinden. Näheres hierzu

findet sich in der deutschen Patentschrift

(deutsche Patentanmeldung W 42 757).

17ach Abschluß der Formgebung wird die-Form 18 entfernt und das Werkstück herausgenommen. Anschließend wird der Rohling unter Flachpressen des Randes 56 um ein geringes zurückgezogen und dann um eine Werkstücklänge vorgeschoben, worauf sich das Arbeitsspiel wiederholt. Außer den Teilen 47 und 57 entsteht bei der Herstellung kein Werkstoffabfall.

Anstelle eines Rohlings größerer Länge kann auch ein solcher von genau für ein Werkstück abgemessener Länge verarbeitet werden. Hierbei entfällt der gewölbte Bohrungsabschnitt 22, und die linke Stirnkante des Rohlings stößt gegen die Schulter

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21 als Widerlager gegen die eindringende Form 18. Anderseits genügt ein geringer Überstand am .linken Werks tackende zur Arretierung des Rohlings mittels einer Schelle oder dergl.. Der Üb era band ergibt jedoch einen geringen zusätzlichen Werkstückabfaii außer den To ilen 47, 57.

Bei der Verarbeitung spröder Werkstoffe wird zur Erhöhung der allseitigen Pressung während des Aufweitens nach teilweisein Einschieben der Forin 1" Druckflüssigkeit 5^r. "über die geöffnete Querbohrung 26 an die Außenfläche des Rohlings zugeführt. Gleiches empfiehlt sich auch bei vergleichweise gut ■/erformbaren Werkstoffen, wenn z.B. ein extremes Durchmesser-Verhältnis der Teile 11 und 12 oder sonst ein hoher Verfor lauugsgrad vorgesehen ist. Auch hler wurde dor erforderliche Druckwert bei Versuchen mit ansteigendem Druck durch Erreichet: einer Aufweitimg ohne RiCbildung festgestellt. Im Falle von Lm iioriuy.lziifjfcand bereits verformbar en ',.orks toffen wie Kupfer ο dt· ',.eLehn tahl wird hierbei die Fließfähigkeit verbessert, während spröde oder harte Werkstoffe wie Kohlens to fstahl oder Molybdän überhaupt erst verformbar werden.

Während des Aufweitend wo ich t <li.o äußere Dinu;k flüssigkeit απ her Aufrechterhaitung dor eingestellten Pressung durch die Querbohbung 2n vor dom Werkstück aus. Zur Abdichtung der üruckräui'h; können /^e^ebnnenΓα Ils besondere Elemente zwischen Form IH und Forijihohlr'-.un l'¹ r> <-,iLe ",v/isction Üohlin.·^ 24 und Bohrun·-; Z'-j vorgesehen werdem. Der "ioitpunkb für die Druckflüssigkei G;i-■Zuführung durch die Querbi.hruu.·¹; 26 hän;t e hon falls von den Werk:;trif ff*ij.-;r;ri«chaf ton ah und Jif?gl; im al Lignin inen nicht vor der vo 1 In t-iHd i j^fiti AunftJL'inutig -lern V/orkiJ ti^;nk^r; toi. Ls 12. Em übrigen geht; der* in aufeinarr.birfol. ^ondon Scliritten beschriebene Arbeitsvorgang in einem geschlossenen ablauf -/or sich, und zvnr

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mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit, die einige Arbeitsspiele pro Sekunde ermöglicht. Endlich können ausser den bereits erwähnten unterschiedlichen Querschnittsformen und Wandstärken auch ungleichförmige Rohl ing swand star ken verarbeitet sowie insbesondere auch konische Hülsenteile hergestellt werden, wie sie u. a, bei Geschoßkartuschen benötigt werden.

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Claims

Western Electric Company - Incorporated fi4 A31964-Br Ansprüche

1. ) Verfahren zum Durchtrennen eines Rohlings ohne Schnitt-Widerlager, gekennzeichnet durch folgende Arbeitsschritte:

a) eine Oberfläche des Rohlings (24) wird derart gegen eine Wandung zur Anlage gebracht, daß die zu durchtrennenden Rohlingsabschnitte einem aus der Wandung vorschieb bar en Schneidwerkzeug (40) gegenüberliegen;

b) die dem Schneidwerkzeug gegenüberliegende Oberfläche des Rohlings wird durch Beaufschlagen mit einer Druckflüssigkeit abgestützt;

c) das Schneidwerkzeug wird über die Wandung vorgeschoben und durchschneidet den Rohling unter Abstützung gegen

den Schnittdruck durch dieDruckflüssigkeit. %

2.) Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeicnet durch die Anwendung auf einen rohrförmigen Rohling (24), wobei die Wandung den Rohling umgibt.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ztm Durchtrennen des Rohlings ein Stanzwerkzeug (40) verwendet wird.

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4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Rohlings durch Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit in einen wenigstens teilweise allseitigen Druckspannungszustand und hierdurch in einen Zustand erhöhten Formänderungsvermögens ohne Bruch überführt wird.

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