DE1929539A1

DE1929539A1 - Koerper mit einer bestimmten Oberflaechengestalt,z.B. Formwerkzeug,und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE1929539A1
Application number: DE19691929539
Authority: DE
Inventors: Pearson Archie A; Whitacre Foster E; Bogart Harold N; Hopwood Jun Norman W
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1968-08-02
Filing date: 1969-06-11
Publication date: 1970-02-19
Also published as: US3605528A; CA917967A; DE1929539B2; DE1929539C3; GB1234005A; BE736973A; DE6923221U; FR2014921A1

Description

DER PATENTANvVALf DlJPL.-iNG. W. BEYER FRANKFURT/MAIN FREIHERR-VOM-STEIN-STRASSE

IhSattiwtf. Ali

Ford-Werke 1929539

Aktiengesellschaft

K.Ö 1 η /Rhein

Körper mit einer bestimmten Oberflächengestalt, z.B. Formwerkzeug, und Verfahren zur Herstellung desselben

Die Erfindung betrifft den Aufbau und die Herstellung eines Körpers mit einer bestimmten Oberfläehengestalt, wie dies z.B. bei Formwerkzeugen, aber auch bei Maschinengestellen und -fundamenten und Fertigungshilfsvorrichtungen der Fall ist.

Um komplizierte, unregelmassige Oberflächenformen heraustellen, bediente mannich bisher, ausgehend von einem Modell, sehr aufwendiger Form- und Kopierfräsverfahren. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung von Körpern mit

einer ganz bestimmten Oberflächenform wesentlich zu vereinza

fachen undvbeschleunigen. Dies ist erfindungsgemäss möglich mit einem Körper, dessen Oberfläche facettenartig durch die Enden einer Vielzahl einzeln bearbeiteter, in paralleler Lage gepackter Profilstäbe zusammengesetzt ist.

Die Enden der Profilstäbe lassen sich sehr schnell und sehr genau einzeln nacheinander bearbeiten. Da sich auch das Sortieren und Zusammensetzen der Stäbe zu dem gewünschten Körper mittels einer geeigneten Steueranlage maschinell ausführen läßt, srgibt sich durch di§ vorgeschlagene MaBnahme eine deutliche Vereinfachung des bisherigen Fonaenbaus.

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Besonders grosse Vorteile erzielt man, wenn auch im Falle der Notwendigkeit gewölbter Oberflächen die die Oberfläche bildenden Enden der Profilstäbe, jeweils eine e.bene, unter einem bestimmten Winkel zur Stabachse geneigte bzw. dazu senkrechte Stirnfläche aufweisen, wobei die Stirnflächen eine stufige Annäherung an eine bestimmte stetige Oberfläche darstellen. Hiernach genügen einfache gerade Schnitte, z.B. Sägeschnitte, um einen Körper mit einer im ganzen sehr komplizierten Oberfläche herzustellen. Welche Nachbearbeitung nötig ist, richtet sich einerseits nach der bestimmungsgemässen Verwendung des herzustellenden Körpers, andererseits nach Lage und Genauigkeit der Endflächen der Profilstäbe. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann sich die Nachbearbeitung auf eine Feinbearbeitung - falls diese überhaupt erwünscht ist beschränken, wenn die Stirnflächen der zum Körper montierten Profilstäbe Tangentialebenen zur (idealen) stetigen Oberfläche bilden.

Als Profilstäbe empfehlen sich solche mit einem regelmässigen Vieleck als Querschnitt, insbesondere eine sechseckige Querschnittsform gestattet ein gutes achsparalleles Aneinandersetzen und guten gegenseitigen Halt der Stäbe. Der Zusammenhalt kann vorzugsweise noch dadurch gegenüber einem bloßen Verspannen verbessert werden, daß die Profilstäbe miteinander verlötet oder verschweißt werden.

Weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten für einen Körper gemäss der Erfindung eröffnen sich dadurch» daß einzelne Profilstäbe aus einem anderen Material als die benachbarten Stäbe bestehen oder einer Sonderbehandlung unterzogen werden können. Man kann auf diese Weise Körper mit Eigenschaften erhalten, deren Herstellung sonst äusserst umständlich und teuer wäre«

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Besonders grosse Vorteile ergeben sich für den Formwerkzeugbau, wenn zueinander passende positive und negative Formen hergestellt werden sollen. In diesem Fall genügt ein einziger Schnitt an einer bestimmten Stelle durch einen Profilstab bestimmter Länge und unter einem bestimmten Winkel zur Stabachse ausgeführt, um mit den beiden Teilstücken des durchgeschnittenen Profilstabes in einem Arbeitsgang exakt zueinander passende korrespondierende Teile der beiden zusammenwirkenden Formhälften zu gewinnen.

Das Herstellungsverfahren für gemäss der Erfindung aus einzelnen Profilstäben zusammengesetzte Körper schließt vorzugsweise sowohl automatisierte als auch numerisch gesteuerte Maschinen und Vorrichtungen ein. Dabei werden die, zum Beispiel in einem Lochstreifen, festgehaltenen Daten der numerischen Steuerung durch eine Recheneinheit erstellt, in die als Eingangsdaten einerseits die Oberflächengestalt betreffende Werte und andererseits Daten, die sich auf das Fertigungsverfahren beziehen, eingegeben werden.

Die numerische Erfassung und Definition'der herzustellenden Oberfläche geht von einer Werkstückzeichnung aus, in welcher alle zur Beschreibung der Oberfläche erforderlichen Linien enthalten sind. Alle Linien werden zu ihrer Identifizierung numeriert und auf eine Zeichnung übertragen, welche die Werkstückoberfläche in orthogonaler Darstellung zeigt. Danach werden die charakteristischen Linienzüge vermessen und die Meßdaten in einen Rechner eingegeben, der Zwischenwerte zwischen den vermessenen Punkten der Linien ermittelt und die Gleichungen der letzteren in numerischer Form bestimmt, welche wiederum die Grundlage für die Entwicklung eines ganzen Netzes nach Koordinaten festgelegter Oberflächenpunkte im Raum sind.

Danach werden als weitere Informationen für die Erstellung des Steuerprogramme für die Pertigung eventuell in dem herzustellenden Körper vorgesehene Locher, scharfe Kanten sowie

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weiterhin Querschnitt und Grosse der gewünschten Profilstangen, möglicherweise vorhandene Oberflächensymmetrien usw. eingegeben. Für bestimmte Teile der Oberfläche des Körpers kann ausserdem eine Sonderregelung getroffen werden, wenn dies nötig erscheint. So kann z.B. die äussere Behandlung bestimmter Profilstäbe mit einem Trennmittel, welches das Verlöten oder Verkleben mit den benachbarten Stäben verhindert, bestimmt sein. Vielleicht sollen auch manche Profilstäbe an einer bestimmten Stelle des Körpers gekürzt, verlängert oder entfernt werden. Je nach der örtlichen Beanspruchung der Oberfläche können Materialvorschriften für das Stangenmaterial gegeben sein. In Jedem Fall wäre der von einer Sonderregelung oder Sonderbehandlung betroffene Teil der Körperoberfläche numerisch zu definieren und die Beziehung der Umgrenzungslinie zu den anderen charakteristischen Oberflächenlinien festzulegen.

Für die Stellung des Schnittwerkzeuges mit Bezug auf die Lage des Profilstabes während seiner Bearbeitung ist es auch wesentlich, Flächenvektoren für jeden der rechnerisch ermittelten Punkte der Werkstückoberfläche zu ermitteln, welche Aufgabe ebenfalls der Rechner übernimmt und mit Hilfe partieller Differenzierung mit Bezug auf zwei Koordinatenebenen der inzwischen bekannten Gleichungen der durch die Punkte verlaufenden Oberflächenlinien löst. Auf Grund der in die Tangentenflächen fallenden Vektoren läßt sieh dann die Oberflächennormale mathematisch bestimmen, beispielsweise nach dem Kreuzproduktverfahren. Die Richtung dieser Normalen ist ausschlaggebend für den Schnittwinkel jedes Profilstabes, und die Normale wird deshalb gerade für diejenigen Punkte errechnet, welche auf der Achse der Profilstäbe liegen. Wo eine komplizierte Oberflächenkrümmung zu eineijungenügenden Genauigkeit einer Annäherung durch eine gerade Endfläche eines Profilstabes führen würde, wird dessen Hittelpunkt verschoben, so daß bei einer Nachbearbeitung noch genug wegzu- ,

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arbeitendes Material vorhanden ist. Entsprechend wird mit aussergewöhnlich spitzen Winkeln verfahren.

Wegen der maschinellen Sortierung und Montage der einzeln gefertigten Profilstäbe wird bei dem bevorzugten Herstellungsverfahren unter Zuhilfenahme einer numerischeriRechen- und Steuereinheit auch ein Netz von Punkten aufgestellt, welche die Eck- und Mittelpunkte aller zu dem zu fertigenden Körper zusammengesetzten Profilstäbe darstellen. Danach wird dieses aus Punkten bestehende Netz auf die in numerischer Definition vorliegende Oberfläche projiziert, so dass man dreidimensionale Daten und Werte für die Oberflächennormalen erhält.

Pur die maschinelle Montage der einzeln geschnittenen Profilstäbe werden diese ausgerichtet, und ein Lesekopf registriert die Markierungen, welche vorher fortlaufend auf den Stäben in der Weise angebracht worden waren, daß durch dieselbe Schnittfläche getrennte Profilstäbe aufeinanderfolgende Nummern erhielten. Nun werden entsprechend den abgelesenen Endzahlen die mit einer ungeradenjZahl markierten Stücke von den geradzahlig numerierten getrennt. Dies bedeutet mit anderen Worten, da jeweils aufeinanderfolgende Stäbe entsprechende endseitige Oberflächen tragen, daß die geradzahlig und ungeradzahlig numerierten Profilstäbe komplementäre Gruppen bilden, die je zu einer positiven und einer negativen Formoder Werkzeughälfte zusammengesetzt werden können.

Das Zusammensetzen der Profilstäbe erfolgt nach ihrer numerischen Ordnungsnummer. Dieser Verfahrensschritt ist numerisch gesteuert. Sollte es dabei geschehen_r daß aus irgendeinem Grunde ein an sich vorgesehener, in bestimmter Weise bearbeiteter Profilstab nicht zur Stelle ist, so entsteht in der Stabreihe eine Lücke, und durch ein Warnsignal wird das Bedienungspersonal auf den Fehler aufmerksam gemacht, kann das fehlende Stück suchen und einzeln einfügen, damit der

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kontinuierliche Herstellungsprozeas nicht unterbrochen wird. Falls erforderlich, kann auch ein Ersatzstück in die Lücke eingefügt werden, welches dann später gegen einen richtig geschnittenen Profilstab ausgewechselt wird.

Nachdem alle zu einer Formhälfte zusammengehörenden Profilstäbe in korregkter numerischer Rangfolge zusammengefügt worden sind, werden sie in eine passende Halterung von entsprechender Höhe, Breite und Tiefe eingesetzt. Dabei weisen alle gekennzeichneten Oberflächen der Profiistäbe in dieselbe Richtung.

Der automatisierte Teil der Vorrichtung zur Herstellung von Körpern gemäss der Erfindung ist zweckmässig eine Art Transferstrasse, an deren Aufgabeende das Profilmaterial, z.B. in Form sechseckiger Stangen eingeführt wird und dann während der Bearbeitung die verschiedenen Stationen durchläuft. Am Ende dieser Fertigungsstrasse fallen dann die individuell bearbeiteten Profilstäbe an. Die Verfahrensschritte, weiche an den einzelnen Stationen ausgeführt werden, sind in erster Linie, wie bereits erwähnt,numerisch gesteuert, hinzu kommen jedoch auch automatisch ausgeführte Arbeitsabläufe.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 eine Schemazeichnung zur Aufeinanderfolge der Verfahrensschritte für die Herstellung von Formen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine aus einzelnen Profilstäben zusammengesetzte Fona_s '

Fig. 3 eine Schnittansicht nach der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine Sehnittansicht gemäss der Scb&ittlinie 4-4 in Fig. 2,

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Fig. 5 in räumlicher Darstellung·einen abgebrochenen

Teil der Form nach Fig. 2 gemäss der dort eingetragenen Schnittlinie,

Fig. 6 einen senkrechten Teilschnitt durch zwei Profilstab gemäss der Schnittlinie 6-6 in Fig. 8,

Fig. 7 einen senkrechten Schnitt durch zusammenwirkende

untere und obere Fonnhälften gemäss der Erfindung,

Fig. 8 eine Teil-Draufsicht auf die Form nach Fig. in der dort durch die Pfeile 8-8 angegebenen Blickrichtung,

Fig. 9 A₁

9 B, 9 C ein Bearbeitungsflußdiagramm mit jeweils unter

den einzelnen Verfahrensstufen symbolisch angegebenen Bearbeitungsschritten,

Fig. 10 ein typisches Maschinengrundgestell oder -fundament, hergestellt gemäss der Erfindung aus einzeln bearbeiteten Profilstäben,

Fig. 11 einen Kraftfahrzeugkotflügel, hergestellt mittels gemäss der Erfindung hergestellter Pressformen.

Zur detaillierten Beschreibung eines gemäss der Erfindung hergestellten Körpers mit einer bestimmten Oberfläche sei zunächst auf die Figuren 2 bis 5 Bezug genommen. Dort ist in verschiedenen Ansichten die.eine Hälfte eines Formwerkzeuges einer Blechpresse dargestellt. Im Beispielsfall weist die gezeigte Werkzeughälfte eine in bestimmter «/eise konkav auszuführende Oberfläche auf. Die andere, nicht gezeigte Formhälfte hätte dann entsprechend eine nach aussen hervortretende, konvexe Oberfläche, die genau zur wiedergegebenen konkaven Oberflächengestalt passte*

Ein Gehäuse für das Formwerkzeug ist in der Zeichnung mit bezeichnet. Es kann beispielsweise als rechteckiger Kasten aus Stahl ausgeführt sein, es kommen jedoch auch, andere Formen

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als die gezeigte in Frage. . ·

In dem Gehäuse 10 befinden sich in Reihen dicht gepackt Profilstäbe 12 mit sechseckigem Querschnitt. Durch Einzelbearbeitung ist jedem der Profilstäbe eine bestimmte stirnseitige Endfläche, z.B. 14, gegeben worden, die jeweils mit den benachbarten Stirnflächen anderer Profilstäbe, z.B. 16, 18,20 und 22 in Fig. 5>, zusammenwirkt. Sowohl die Länge jedes Profilstabes als auch die Winkellage der Stirnflächen sind so gewählt, daß jede von ihnen eine Annäherung an einen kleinen Teil einer herzustellenden Gesamtfläche für ein Form-. P werkzeug bildet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 bis 5 stehen die Enden der unmittelbar an der Gehäusewand 10 anliegenden Profilstäbe soweit vor, daß ein umlaufender Führungsbund 24 entsteht. Dabei ist jeder der einzelnen Profilstäbe nur mit einem Teil dieses Bundes beteiligt, erst wenn sie alle Seite an Seite aneinanderliegend zusammengefasst sind, ergeben sie den umlaufenden Bund 24. Mit dem letzteren fluchtet eine umlaufende Nut in der Gegenformy so daß beide beim Zusammenführen genau fluchtend zentriert werden.

Werden die beiden Formhälften in ihre zusammenwirkende, fluchtende Lage gebracht, so fluchtet wiederum die Stirnfläche jedes der Profilstäbe 12 mit einer entsprechenden Stirnfläche eines gegenüberliegenden Profilstabea der anderen Formhälfte. Dabei besteht die Gesetzmässigkeit, daß die Stirnflächen korrespondierender, fluchtender Profilstäbe den gleichen Winkel der Stabachse aufweisen. Ein Zwischenabstand zwischen den beiden gegenüberstehenden Stirnflächen ist der Stärke des mit der Pressform zu verarbeitenden Bleches angepasst (siehe Fig. 7).

In Fig. 7 ist das Zusammenwirken zweier gemäss der Erfindung hergestellter Werkzeughälften einer Pressform dargestellt. Der Zwischenraum zwischen den foreenden Oberflächen der oberen Werkzeughälfte 27 und der unteren Werkzeughälfte 29 *'

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wird durch ein, Blechwerkstück 25 eingenommen.

Bei dem Werkzeug nach Fig. 7 sind die Oberflächen spanabhebend nachgearbeitet worden« um eine gleichmässige glatte Formfläche zu erhalten· Für diese Feinbearbeitung können numerisch gesteuerte mehrachsig» Fräsmaschinen eingesetzt werden.

Vor der Feinbearbeitung stellen die Stirnflächen der sechseckigen Profilstäbe Tangentialebenen an die endgültige» Oberfläche dar, wobei der Berührungspunkt der Tangentialebene mit der Oberflächenkontur jeweils auf den Mittelpunkt der Profilstäbe fallt. Dieser Sachverhalt ist in Fig. 6 dargestellt, wo Stirnflächen 26,28,30 dreier Profiletäbe 12 Tangentialebenen an die mit 32 angedeutete ideale Oberfläche bilden. Die Berührungspunkte der Flächen 26,28 und 30 mit dem Oberflächenverlauf liegen genau im Schnittpunkt der Mittellinien 34,36 und 38 der Profilstäbe 12. Der Überstand der Profi!stäbe über die Solloberfläche 32 ist dasjenige Material, welches bei der Feinbearbeitung noch abgetragen werden muss. Insgesamt läßt sich sagen, daß die Enden der Profilstäbe nach ihrem Zusammensetzen eine stufenförmige Annäherung an die gewünschte Oberfläche darstellen, was als Äquivalent für ein grob bearbeitetes Gußstück anzusehen ist.

Es ist hingegen nicht notwendig, wie im Falle gegossener Formwerkzeugteile, spanend grosse Mengen Metall abzunehmen. Eine Grobbearbeitung kann entfallen. Man braucht nur einen einzigen Feinbearbeitungsgang, um aus der durch die Stirnflächen der Profilstäbe als Tangentialebenen zusammengesetzten angenäherten Oberfläche die feinbearbeitete Kontur zu erhalten.

Die mit dem Bezugszeichen 32 in Fig. 6 gekennzeichnete Oberfläche sollte der mathematisch durch berechnete Punkte beschriebenen Oberfläche entsprechen. Zur Verdichtung des aus solchen bekannten Punkten gebildeten Oberflächennetzes können

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dabei, wie bereits eingangs erwähnt, Interpolationsverfahren dienen.

Um die Tangentenvektoren für einen beliebigen Punkt auf der maschinell herzustellenden Oberfläche zu bestimmen, bedient man sich am einfachsten der partialen Ableitung einer berechneten Schnittlinie zwischen der gewünschten Oberfläche und einer zu einer der Koordinatenebenen parallelen Ebene. Jeweils ein zugehöriger weiterer Tangentenvektor für denselben Punkt wird dann mit Bezug auf eine andere Eoordinatenebene bestimmt. Aus diesen zwei Tangentenr vektoren wird dann der Normalenvektor ermittelt. Diesem entsprechend wird dann die Mitte des SchnittWerkzeuges eingestellt, so daß es in Jeder Lage in Tangentialebenen zur berechneten Oberfläche schneidet.

Die Maschinensteuerung kann auch einen automatischen, parabolisch arbeitenden Interpolator enthalten, der Jeweils die Koordinaten von drei berechneten Rinkten verarbeitet. Durch die Steuerung wird dann die Fräsmaschine den Fräser auf einem Parabelbogen durch die drei Punkte führen, anstatt jeweils geradlinig zwischen zwei Punkten.

Die zur Bestimmung der Normalenvektoren benötigte Information kann mittels entsprechender Unterprogramme des Rech-" ners auch dazu benutzt werden, die Normalenrichtung der Stirnflächen der Profilstäbe zu berechnen, woraus sich dann die gegenseitige Stellung des jeweiligen Profilstabes und des ihn schneidenden Werkzeuges während seines Abschneidens ergibt.

In den Figuren 9A, 9B und 9C ist als Blockdiagramm der Bearbeitungsgang der Profilstäbe vom Ausgangsmaterial bis zur Fertigstellung zweier passender Formwerkzeughälften für ein Presswerkzeug dargestellt. Die zeitliche Aufeinanderfolge der einzelnen Bearbeitungsstufen ergibt eich aus der Numerierung mit römischen Ziffern und der Untergruppiening mit arabischen Ziffern. Die durch die Blöcke

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Bearbeitungsvorgänge sind unter dem Diagramm durch bildliche Darstellungen symbolisch angedeutet. Befindet sich in einem Block ein "A" oder ein "D^lf so bedeutet dies, daß der betreffende Arbeitsgang automatisch bzw. numerisch gesteuert ausgeführt wird. Zwischen den dreizehn Bearbeitungsstufen entsprechend der römischen Numerierung, die jeweils an verschiedenen Fertigungsstationen stattfinden, werden die Werkstücke transportiert und neu gespannt.

Zu Beginn wird ein Magazin mit im Querschnitt sechseckigen Stangenmaterial gefüllt. Wenn eine bestimmte Werkzeugkonstruktion an einigen Stellen der Form aus unterschiedlich hartem Material bestehen muss, werden bereits die verschiedenen benötigten Materialien in das Magazin eingegeben. Auch unterschiedliche gewünschte Legierungszusätze werden gleichermassen berücksichtigt. Das Beladen des Magazins kann automatisch erfolgen. Die Materialausgabe aus dem Magazin (im Diagramm die Stufe 1/2 ) wird hingegen numerisch gesteuert, so dass für einen bestimmten Profilstab aus einem vorher festgelegten Material jeweils das Richtige ausgegeben wird. Dies kann z.B. durch Drehung des Magasins in eine bestimmte Winkelstellung geschehen. Zur Materialausgabe wird dann die betreffende Profilstange bis gegen einen Anschlag vorgeschoben (Stufe 1/3 ). Dieser Anschlag wird daraufhin wieder weggezogen und ein Schnittwerkzeug bewegt sich, wie in der Stufe 1/4 angedeutet, durch die Ebene des Rohmaterials. Im Anschluß daran wird ein auf das Magazin ausgerichteter Reitstock in die richtige Stellung mit Be^ug auf die Achse des Profilstabes (X-Achse) gebracht (Stufe 1/5). Diese ReitStockbewegung ist wiederum numerisch gesteuert, da an dieser Stelle die unterschiedliche Länge der verschiedenen, zu dem herzustellenden Körper zusammenzusetzenden Stäbe festgelegt wird. Ausnahmsweise .können natürlich auch je nach der herzustellenden Form mehrere hintereinander zu fertigende Profilstäbe die gleiche Länge aufweisen. In richtiger Stellung des Reitstocks wird dann das in der Stufe ΪΑ geschnittene Ende einer Profiletange dort gespannt (Stufe 1/6)

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und danach auf bestimmte Länge abgeschnitten (Stufe 1/7 ). Der erhaltene Profilstab von genau abgemessener Länge wird in den nachfolgenden Stufen weiterbearbeitet.

Nach einem Transport- und Spannvorgang wird der Profilstab durch zwei gleichzeitig arbeitende Fräser auf einer Seitenfläche plan bearbeitet (Stufe II). Dabei liegt das eine Ende des Stabes gegen einen Anschlag an, so daß für den einen Fräser die Ausgangsstellung festliegt, während der andere Fräser entsprechend der Länge des Profilstabes in Richtung der X-Achse einstellbar ist. Die somit an beiden Stabenden hergestellten Planflächen dienen im weiteren als Bezugsebenen für die Drehwinkelstellung des Profilstabes mit Bezug auf seine Achse und zur Kennzeichnung. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß bei dem in der Stufe III/1 dargestellten Markieren der beiden Stabenden mit in das Material einzudrückenden Kennzeichen, z.B. im Binärcode, das durch den Eindruck an dessen Rändern aufgeworfene Material nicht über den rechteckigen Umriss des Stabes hervorsteht. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass sich die Profilstäbe auch nach ihrer Kennzeichnung achsparallel glatt aneinanderlegen lassen.

Auch beim Einprägen der Kennzeichnungen wird der Profilstab, ' ebenso wie bei der Herstellung der Planflächen, einseitig gegen einen Anschlag gehalten, so daß die Position des Markierungswerkzeuges für das am Anschlag anliegende Stabende feststeht, während das Markierungswerkzeug für das gegenüberliegende Stabende in Richtung der X-Achse je nach der Länge des Stabes einstellbar ist. Die Einstellbewegung ist numerisch gesteuert. An den beiden Stabenden werden aufeinanderfolgende Zahlen eingeprägt. Die Numerierung läuft von Stab zu Stab weiter.

Im Anschluss an das Markieren der Stabenden werden diese in der Bearbeitungsstufe III/2 ange*" ast. Die hierzu benötigten Werkzeuge werden dabei in Richtung der Stabachse gegen das Werkstück geführt.

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Das An' flasen kann automatisiert werden. Eine numerische Steuerung ist nicht erforderlich. Das gleiche gilt für die Transport- und Spannvorgänge zwischen den einzelnen Bearbeitungsstufen. ,

In der Bearbeitungsstufe I müssen die Materialauswahl und die Reitstockstellung, welche für die Stablänge bestimmend ist, numerisch gesteuert sein. Die übrigen Verfahrensschritte lassen sich unabhängig von numerischen Daten vollautomatisch ausführen. Es wird für zweckmässig gehalten, zur Vermeidung bzw. Verkürzung von Einstellbewegungen bereitswährend der Berechnung der Profilstäbe Gruppen derselben von gleicher Stablänge festzulegen. Durch Optimierung bei der Gruppenbildung läßt sich auch eine bessere Ausnutzung des in bestimmter Länge vorliegenden Ausgangsmaterials, d.h. eine Verkleinerung des Abfalls, erreichen.

Für den nächstfolgenden Arbeitsgang in der Stufe IV wird der Profilstab in einem vorher hinsichtlich seiner Winkelstellung ausgerichtetenund numerisch steuerbaren Spannfutter aufgenommen. Als Bezugsebene für die Winkelstellung des Spannfutters dient dabei die seitliche Planfläche für die Markierung.

Wenn bei einem bestimmten Profilstab eine Bearbeitung der Umfangsflachen vorgesehen ist, so kann dieser Arbeitsschritt in der Stufe IV/2 vorgenommen werden, nachdem mit Hilfe des numerisch gesteuerten drehbaren Spannfutters die richtige Seite des Profilstabes dem Werkzeug zur Bearbeitung zugedreht worden ist. Dabei wird auch der die Bearbeitung der Seitenflächen durchführende Fräser hinsichtlich seiner· Bewegung in Richtung der Xr-Achse (Längserstreckung des Stabes) numerisch gesteuert.

Wenn eine Bearbeitung der Umfangsflachen des Stabes nicht nötig ist, entfällt natürlich der vorbeschriebene Arbeitsschritt. Er wird in der Regel dann nötig sein, wenn eine axiale öffnung im fertigen Formwerkzeug vorhanden sein soll, um z.B. Schmiermittel zuzuführen oder Temperatunneßgeräte

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einzusetzen. Auch bei stufenförmigen Absätzen der herzustellenden Oberfläche müssen Umfangsflachen der Profilstäbe bearbeitet werden.

Nach automatischem Transport und erneutem Spannen in einem nach seiner Winkelstellung vorher ausgerichteten undnumerisch gesteuerten Spannfutter folgt die Trennung der Profilstäbe durch einen mittleren Schnitt unter bestimmtem Winkel zur ' Stabachse in zwei Hälften in der Bearbeitungsstufe V. Dabei ist es nötig, daß nach dem Ausrichten der Drehwinke1stellung der Spannhülse mit Bezug auf die Mittelachse der Stäbe (siehe in Stufe V/1 Drehrichtung A) auch das Schneidblatt der Schneidvorrichtung numerisch gesteuert in die richtige Winkellage gedreht wird, wobei diese Drehbewegung C in einer Ebene stattfindet, die senkrecht zur Ebene der Drehbewegung A steht. Der in der Bearbeitungsstufe V/1 einzustellende Winkel des Schneidblattes mit Bezug auf die Stabachse sei 0 . Nun folgt in der Stufe V/3 noch die Ausrichtung des Profilstabes entlang der X-Achse, wozu dieser axial zur Spannhülse bewegt wird. Durch die vorgenannten Einstelibewegungen (Drehung des Stabes und Drehung des ochneidblattes sowie Längsbewegung des Stabes) werden Werkzeug und Werkstück in die korrekte gegenseitige Lage für den nun in der Bearbeitungsstufe V/4 ^Λ auszuführenden Schnitt gebracht. Man erhält danach zwei Stabhälften, welche komplementäre Stäbe in zwei zusammenwirkenden Formwerkzeughälften abgeben. Der Schnittvorgang selbst kann im Gegensatz zu den erwähnten drei Einstel1-bewegungen automatisch durchgeführt werden.

Die Stabhälften werden sodann weiter transportiert zu einer geeigneten Aufnahmevorrichtung, wo in der Verarbeitungsstufe VI automatisch mittels Stahlbürsten Späne und Grate von den Kanten der Schnittflächen entfernt werden. Danach werden die.. Profilstäbe auf eine Fördepanlage aufgegeben, welche ausge- wählte Stäbe zu einem sie entfettenden Bad führt, wenn „dieser Bearbeitungsschritt vorgesehen ist (Bearbeittingsstufe VII).

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Ausserdem können die Profils täbe im Durchlauf an der Förderanlage sandgestrahlt werden (Bearbeitungsstufe VIII).

Sowohl das Entfetten als auch das Sandstrahlen können als vollautomatische Arbeitsschritte durchgeführt werden. Ein ausserdem mögliches Einsprühen mit Kupfer oder einem die Lötung verhindernden Material (Bearbeitunsstufe IX) müßte Jedoch numerisch gesteuert werden, da entweder das eine oder das andere in Frage kommt. Ein Verlöten wird man zum Beispiel zu verhindern suchen, wenn an bestimmter Stelle der Oberfläche, welche normalerweise durch einen Profilstab eingenommen wird, eine Öffnung hergestellt werden soll, wozu dann der Stab herauszuziehen wäre. Dies ist nur möglich, wenn er nicht mit den benachbarten Profilstäben verlötet ist.

Nachfolgend werden die Profilstäbe auf der Bearbeitungsstation X unter einen Lesekopf gebracht, der die auf den Stäben angebrachten Markierungen erkennt. Entsprechend der abgelesenen Numerierung werden die Profilstäbe in solche

(Bearbeitungsstufe XI) mit ungerader und mit gerader Kennziffer getrennt/und in deren Rangfolge geordnet (Bearbeitungsstufe XII). Die geordnete Gruppierung der Profilstäbe jeweils mit gerader und ungerader Kennziffer ergibt je eine der beiden zusammengehörigen, herzustellenden Formwerkzeughälften. Damit die Stäbe jeder derselben in der vorgegebenen Ordnung fest zusammenhalten, werden sie gemäss der letzten Bearbeitungsstufe XIII in einer Halterung montiert. Eine derartige Werkzeughälfte, wie sie unter der Bearbeitungsstufe XIII in Fig. 9C gezeigt ist, entspricht der Anordnung nach Fig. 2,3,4 und 5.

Das gesamte Herstellungsverfahren ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Danach bilden die zur mathematischen Beschreibung der herzustellenden Oberfläche ermittelten Daten den einen Teil der von der numerischen Steuerung als Eingangsdaten benotigten Informationen. Hinzu kommen weitere Eingabedaten betreffend das Fertigungsverfahren. Hierzu gehören auch die von den Oberflächennormalen mit Bezug auf die im Raum

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bestimmten Punkte abgeleiteten Daten, welche zur Berechnung des Schnittwinkels in der Bearbeitungsstufe V und des Drehwinkels des Spannfutters in derselben Bearbeitungsstufe nötig sind. Daruberhinaus mÜ3sen die eingegebenen Daten zur Berechnung der Lage der Schnittstelle längs der X-Achse ausreichen.

Eine Recheneinheit erstellt nach der Gesamtheit der eingegebenen Daten die Steuerpr.ogramme für die verschiedenen in Fig. 1 im einzelnen aufgeführten Maschinenfunktionen,auf die vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 9A bis 0 eingegangen worden ist.

Ansprüche /

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Claims

Ansprüche

(ίο!Körper mit einer bestimmten Oberflächengestalt, z.B. Formwerkzeug, Maschinengestell usw.,- dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche facettenartig durch die Enden einer Vielzahl einzeln bearbeiteter, in paralleler Lage gepackter Profilstäbe (12) zusammengesetzt ist.

cfe Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Oberfläche bildenden Enden der Profilstäbe (12.) jeweils eine Ebene, unter einem bestimmten Winkel zur Stabachse geneigte bzw«dazu senkrechte Stirnfläche (^6₅28,^ü) aufweisen, wobei die Stirnflächen ein© stufige Annäherung an eine bestimmte stetige Oberfläche (32)·darstellen.

Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennz e i ch η e t₀ daß die Stirnflächen Tangentialebenen zur stetigen Oberfläche (32) "bilden.

M-o Körper nach" einem der Ansprüche 1 bis- 3? dadurch gekenn se lehnet^ daß der Querschnitt der Fpofilstabe (12) ein regelmässiges Vieleck ist,

Körper nach .Anspruch. ^gekennzeichnet d u r ch einen sechseckigen Querschnitt" der Profilstäbe«

6. Körper nach einem der Ansprüche 1 "bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Profilstäbe miteinander verlötet oder verschweißt sind.

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7. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durc h gekennzeichnet, daß die aus den Enden der Stäbe zusammengesetzte Oberfläche feinbearbeitet ist*

8. Körper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7% dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Profilstäbe aus einem anderen Material als benachbarte Stäbe bestehen oder einer Sonderbehandlung unterzogen sind.

9. Formwerkzeug, z.B. einer Presse, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit ihm zusammenwirkende passende Gegenform aus Profilstäben, wobei als Teilflächen zusammenwirkende Stirnflächen korrespondierender Profilstäbe denselben Winkel zur Stabachse bilden.

10. Formwerkzeug nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen korrespondierender Profilstäbe durch einen einsigen Schnitt durch das Ausgangsmaterial hergestellt sind«,

11. Verfahren zur Herstellung eines Körpers ait einer faestimmten Oberflächengestalt aus-einer Ifielsahl von Profilstäben nach einem oder mehreren dar vorhergehend!©!! Anspruche dadurch gekennseichnetg daß jeder der Profi!stäbe einzeln in einer Läng® entsprechend seiner Lag© in dem Körper und mit- einer &em diarcfi diesen Stab zu bildenden Oberf lächeneleme&is is Wovm' einer Tangentialebene entsprechenden Stirnfläche geschnitten.wird und dann sämtliche Stäbe geordnet in achsparalleler Lag© gepackt und verbunden serden.

12. Verfahren nach Ansprach 11 zur Herstellung Formwerkzeughälften_f d a ά u r c h. gek@nngeichn©

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daß korrespondierende Profilstäbe in beiden Formwerkzeughälften durch einen einzigen Querschnitt unter bestimmtem Winkel zur Gtabachse aus einem abgelängten Profil geschnitten werden.

13· Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stäben Markierungen zur Identifizierung ihrer Lage in dem Körper angebracht werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch ge ken i: zeichnet, daß nach der Montage der Profilstab» die aus deren Stirnflächen zusammengesetzte Ober!lache feinbearbeitet wird.

15· Verfahren η ich einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekenr zeichnet, daß die Profilstäbe miteinander verlötet od-r verschweißt werden.

16. Verfahren ' ¹Ch einem der Ansprüche 11 bis 15» dadurch gekenr. ze ichne t, daß die Einzelherstellung der Profiistäbe numerisch gesteuert erfolgt, wobei die Längen- und Winkelr. tße aus den Maßen der dreidimensional numerisch definierter. Oberflächengestalt festgelegt werden.

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