DE3020795C2

DE3020795C2 - Vorrichtung zum Erzeugen von konischen Innenflächen bzw. konischen Mantelflächen an einer gebogenen rohrförmigen Stranggießkokille

Info

Publication number: DE3020795C2
Application number: DE19803020795
Authority: DE
Inventors: Günter 4650 Gelsenkirchen Büttner; Klaus Dipl.-Ing. 4150 Krefeld Frenken; Fritz-Peter Dr.-Ing. Pleschiutschnigg; Michael 4100 Duisburg Risse; Hans 4000 Düsseldorf Schrewe
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1980-05-31
Filing date: 1980-05-31
Publication date: 1985-03-07
Also published as: FR2483294A1; GB2077152B; DE3020795A1; FR2483294B1; JPS5754005A; GB2077152A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von konischen Innenflächen eines rohrförmigen Werkstücks definierter Länge, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben ist, bzw. nach Oberbegriff des Patentanspruchs 3 eine Vorrichtung zum Erzeugen von konischen Mantelflächen an einem gebogenen rohrförmigen Werkstück definierter Länge.

Derartige Vorrichtungen dienen der zeichnerischen Darstellung, der produktionsmäßigen Herstellung und dem Messen von geometrischen Körpern, die einer relativ hohen Genauigkeit in bezug auf ihre Form sowie bezüglich ihrer Abmessungen unterliegen.

In einzelnen Industriezweigen ist es jedoch erforderlich, Kegelflächen bzw. kegelförmige Körper zu zeichnen, zu erzeugen und zu messen, deren Bezugsachse bzw. Mittellängsachse einen kurvenförmigen Verlauf aufweist Für die vorliegende Erfindung ist zu berücksichtigen, daß der Grenzfall einer Krümmung mit unendlicher Größe nicht auftritt und somit von der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen ist. Andererseits können Krümmungsradien von mehreren Metern erwünscht sein, so daß sich für die vorliegende Erfindung

ίο ein Anwendungsbereich in der Größenordnung von ca. 2 bis 20 m Krümmungsradius und mehr ergibt.

Ein solcher Anwendungsbereich ist z. B. für gebogene Stranggießkokillen für das Gießen von flüssigem Stahl bzw. Nichteisenmetallen zutreffend. Die Technik der auf einer Bogenbahn schwingenden Stranggießkokillen setzt gebogene Mittellängsachsen der Stranggießkokillen voraus.

Es ist ferner bekannt was derzeit praktisch ausgeführt wird, Stranggießkokillen aus geradem Kupferrohr herzustellen, dabei das gerade Kupferrohr über einen gebogenen Dorn zu schieben und die endgültige Form eines gebogenen Hohlkegels durch Explosionsumformen zu erzeugen. Die Genauigkeit des gebogenen Kupferrohres hängt jedoch entscheidend von der Herstellgenauigkeit des Domes ab. Letztenendes ist daher die Formgenauigkeit des Domes für die Genauigkeit des gebogenen Kupferrohres maßgebend. Solche Dorne können nur mit Hilfe eines Kopierwerkes durch eine Hobelmaschine oder Fräsmaschine von einem Modell auf die gewünschte Größe übertragen werden, was zu Ungenauigkeiten führt Die Herstellung eines solchen Doms ist aus der GB-PS 9 10 433 bekannt. Danach können solche gekrümmten Dorne schnell durch Bearbeitung hergestellt werden, so daß auf jede Arbeit, die von Hand durchgeführt und durch Schablonen Schritt für Schritt kontrolliert werden müßte, verzichtet werden kann. Dennoch entstehen Ungenauigkeiten. wenn, wie bereits ausgeführt, eine Stranggießkokille durch Umformen eines geraden Kupferrohrs auf einen gebogenen Dorn hergestellt wird. Ein besonderer Nachteil dieser Dom-Vorrichtung besteht darin, daß das Kupferrohr nach der Umformung nicht die genaue Form des Dornes behält sondern teilweise zurückfedert. Besonders nachteilig bei der Dom-Umformung sind daher die im Kupferrohr zurückbleibenden Umformungs-Spannungen.

Es ist ferner eine Vorrichtung zum Erzeugen einer konischen Innenfläche eines rohrförmigen Werkstückes definierter Länge bekannt (DE-PS 1 32 059), die jedoch

so lediglich für geradachsige Konen anwendbar ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen von konischer Innenflächen bzw. konischen Mantelflächen mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. des Patentan-Spruches 3 genannten Merkmalen so zu gestalten, daß damit langgestreckte, gekrümmte konische, rohrförmige Körper für ein ausgewähltes Anwendungsgebiet unter Beibehaltung einfacher Konstruktionsmittel und exakter Bearbeitung erzeugt werden können.

Die gestellte Aufgabe wird bei der eingangs bezeichneten Vorrichtung zum Erzeugen einer konischen Innenfläche eines rohrförmigen Werkstücks definierter Länge erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Erzeugen von konischen Innenflächen einer gebogenen Stranggießkokille die Aufnahme für die Stranggießkokille in einer Kurvenführung mit definiertem Krümmungsmittelpunkt hin- und herbewegbar ist, die Mittellängsachse des Werkzeugträgers jeweils tangential zum

Scheitel der Mitteliängsachse der in der Aufnahme befestigten Stranggießkokille verläuft, und das Steuerelement innerhalb des als Kohlwelle ausgebildeten Werkzeugträgers angeordnet und als Steuerstange ausgebildet ist. Diese Lösung gestattet, StranggieLkokillen innenkonisch mit einer gekrümmten Mittellängsachse geometrisch ideal herzustellen. Besonders vorteilhaft an dieser Lösung ist, daß jede Wiederholung des Herstellverfahrens jeweils zu einem genaueren Muster führt als ein solches früher mit Mehraufwand durch die Dgiti-Umformung hergestellt werden konnte. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eröffnet daher die Möglichkeit, Stranggießkokillen in einem Arbeitsgang geometrisch exakt mit einer für die Vorrichtung spezifischen Toleranz herstellen zu können.

Zur Erzeugung der Anstellbewegung für das spanabhebende Werkzeug ist ferner vorteilhaft, daß die Steuerstange entsprechend der vorgegebenen Konizität des Körpers mit einem Kegel versehen ist, auf den sich das spanabhebende Werkzeug stützt

Die gestellte Aufgabe wird außerdem bei einer Vorrichtung zum Erzeugen von konischen Mantelflächen an einem gebogenen rohrförmigen Werkstück definierter Länge erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Erzeugen von konischen Mantelflächen einer Stranggießkokille die Steuermittel aus einer die Stranggießkokille und den Werkzeugträger umgebenden äußeren Führung bestehen, an deren kegeliger Innenfläche das Werkzeug abgestützt ist und daß die Führung in Richtung der Bewegungsachse verschiebbar gelagert ist.

Die Qualität der herzustellenden Oberflächen w^:.rd dadurch verbessert, daß das spanabhebende Werkzeug aus einem oder mehreren in Schnittrichtung aufeinanderfolgenden, für verschiedene Schnittiefen eingestellten Schneidmeißeln besteht.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Grundriß der erfindungsgemäßen Vorrichtung für einen Körper mit kurvenförmig verlaufender Mittellängsachse und innenkonischer Fläche mit Kreisquerschnitt,

F i g. 2 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Meßverfahren,

Fig.3 einen Grundriß der erfindungsgemäßen Vorrichtung für einen Körper mit kurvenförmig verlaufender Mittellängsachse und außenkonischer Fläche mit Kreisquerschnitt,

F i g. 4 einen Querschnitt durch eine Steueistange mit kreisförmigem Querschnitt und mit abgestütztem spanabhebendem Werkzeug,

F i g. 5 einen Querschnitt durch eine polygonale Steuerstange mit Abstützung des spanabhebenden Werkzeugs.

Auf einem Maschinengestell 1, das aus einem Spanntisch einer Werkzeugmaschine, z. B. einem Bohrwerkstisch bestehen kann, ist eine Aufnahme 2 für einen darzustellenden oder herzustellenden Körper 3 gleitfähig gelagert. Die Aufnahme 2 gleitet in einer Kurvenführung 4, die einen Bogen mit der Krümmung Aa beschreibt. Der Krümmungsmittelpunkt kann außerhalb des Maschinengestells 1 liegen. Die Mittellängsachse 5 des Körpers 3 bildet im Tangentenpunkt 5a eine Tangente an die Bewegungsachse Ab der Kurvenführung 4. Die Bewegungsachse Ab muß nicht zwingend mit der Mittenachse der Kurvenführung 4 zusammenfallen. Die Bewegungsachse Ab fällt jedoch stets mit der Mittellangsachse 5 des Körpers 3 zusammen. Ein Werkzeugträger 6 ist mit einem spanabhebenden Werkzeug 7 versehen. Die Schneidrichtung des Werkzeugs 7 verläuft zur Achse 8 des Werkzeugträgers 6 senkrecht

Der Werkzeugträger 6 besteht aus einer Welle 6a, die mit Steuermitieln 9 für das kontinuierliche Anstellen des spanabhebenden Werkzeugs 7 an den Körper 3 ausgerüstet ist

Gemäß den Fig. 1 und 3 besteht die Welle 6a aus einer hohlen Welle 6b. In F i g. 1 ist im Inneren der hohlen Welle 6b eine Steuerstange 10 angeordnet die an ihren nicht sichtbaren Enden jeweils in Drehlagern gelagert ist an denen zumindest an einem Ende ein Drehbzw. Schiebeantrieb angreift Die Steuerstange 10 ist in Richtung 10a von der gezeichneten Ausgangsposition aus axial verschiebbar. Hingegen ist die hohle Welle 6b mit dem Werkzeug 7 axial unverstellbar. Am Ende des Verschiebewegs, der größer ist als die Länge des Körpers 3, erfolgt eine Umschaltung des (nicht dargestellten) Schiebeantriebs bis in eine Position, die der gezeichneten Ausgangsposition entspricht. Die Steuerstange 10 ist analog der Konizität 3a des Körpers 3, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des Körpers 3 auf der Bewegungsachse Ab in Abhängigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit der Steuerstange 3 zu berücksichtigen ist mit einem Kegel 10f> versehen.

Entsprechend dem herzustellenden Körper 3 mit außenkonischen Flächen sind gemäß F i g. 3 die Steuermittel 9 außerhalb der hohlen Welle 66 angeordnet Eine Führung 11 weist eine kegelige Innenfläche 12 auf, an der sich das spanabhebende Werkzeug 7 abstützt. Die Führung 11 ist dabei in Richtung der Bewegungsachse Ab derart verschieblich gelagert, daß im Tangentenpunkt 5a stets die Richtung der Achse 8 eingenommen wird, wobei an dieser Stelle das spanabhebende Werkzeug 7 angestellt wird und arbeitet. Die Führung 11 wird hierbei zusammen mit der Aufnahme 2 bewegt, die den Körper 3 mittels nicht näher dargestellter Halter an den Stirnseiten 3b und 3c trägt.

Das spanabhebende Werkzeug 7 ist in den F i g. 1,3,4 und 5 als Schneidmeißel 7a dargestellt, der sich mit einem Stützelement 13 gegen die Steuerstange 10 (F i g. 1) bzw. gegen die Führung 11 (F i g. 3) stützt.

Die Abstützung erfolgt im Hinblick auf die auftretenden Schnittkräfte an einem oder an mehreren Schneidmeißeln 7a, die z. B. den Werkstoff Kupfer zerspanen, mit besonderen Stützkörpern.

Gemäß F i g. 4 weist die Steuerstange 10 kreisförmigen Querschnitt auf. Die Steuerstange 10 ist wie beschrieben drehangetrieben, und der Schneidmeißel 7a stützt sich mittels eines Rollkörpers 14 ab, wobei die Rollachse 14a parallel zur Achse 8 verläuft. Diese Abstützung ist anwendbar, wenn die im Querschnitt kreisförmige Steuerstange 10 eine Axialbewegung in Richtung 10a ausführt, der Werkzeugträger 6 axial stillsteht und mit der Steuerstange 10 zusammen synchron rotiert Dieser Fall tritt bei der Darstellung bzw. Erzeugung eines Rotations-Körpers 3 ein. Für einen solchen Körper 3 ist noch die Abstützung gemäß F i g. 5 möglich. Die Steuerstange 10 mit polygonalem Querschnitt macht dort die Axialbewegung in Richtung 10a und rotiert gleichzeitig mit dem axial festgelegten Werkzeugträger 6.

Für den Fall, daß der darzustellende bzw. herzustellende Körper 3 einen polygonalen Querschnitt, z. B. einen Vierkant-Querschnitt aufweist, führt die polygonale Steuerstange 10 die Axialbewegung in Richtung 10a aus, der Werkzeugträger 6 steht axial still und wird zusammen mit der Steuerstange 10 schrittweise über das Poly-

gonalprofil relativ zum Körper 3 entgegen dessen Bewegungsrichtung vorgeschoben und zurückgeholt. Besonders große Schnittkräfte werden gemäß F i g. 5 bei quer zur Achse 8 verlaufender Rollachse 15a aufgenommen, um die der Rollkörper 15 drehbar am Schneidmeißel 7a gelagert ist.

Gemäß F i g. 2 ist anstelle des spanabhebenden Werkzeugs 7 ein Meßwertgeber 16 in Form einer Meßuhr 17 vorgesehen, deren Fühlhebel 17a an der Steuerstange 10 bzw. im Fall der Fig.3 an der äußeren Führung 11 abgestützt ist.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung in Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist folgende:

Während und in Abhängigkeit von der kurvenförmigen Bewegung des Körpers 3 zusammen mit seiner AufnahfTie 2 in der Kurvenführung 4 ent^e^en der P.ichtunf 10a wird der Werkzeugträger 6 mit dem spanabhebenden Werkzeug 7 rotiert (F i g. 1 und 3) und gleichzeitig die Steuerstange 10 in Richtung 10a vorgeschoben. Dadurch bildet sich die Konizität 3a (in F i g. 1 als Innenkonus und in F i g. 3 als Außenkonus).

Polygonale Konizitäten werden innen und/oder außen nach einem abgeänderten Verfahren hergestellt, das als Erzeugende nicht den rotierenden Schneidmeißel, sondern den geradlinig bewegten Schneidmeißel in Form eines Hobelmeißels vorsieht Der Hobelmeißel (nicht dargestellt) wird schrittweise über den Umfang des Polygons bewegt und in jeder Stillstandsstellung entgegen der Geradbewegung des Körpers 3 parallel zur Bewegungsachse 4b realtiv bewegt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen von konischen Innenflächen eines rohrförmigen Werkstücks definierter Länge, das in einer Aufnahme eines Maschinenrahmens befestigt ist, mit einem innerhalb des Werkstücks liegenden, drehantreibbar gelagerten Werkzeugträger für ein spanabhebendes Werkzeug, das zur Achse des Werkzeugträgers senkrecht verläuft und gegen das Werkstück durch Steuermittel in Abhängigkeit der Bewegung der Aufnahme hin- und herverschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen von konischen Innenflächen einer gebogenen Stranggießkokille (3) die Aufnahme (2) für die Stranggießkokille (3) in einer Kurvenführung (4) mit definiertem Krünimungsmittelpunkt hin- und herbewegbar ist, die Mittellängsachse des Werkzeugträgers (6) jeweils tangential zum Scheitel der MitteJlängsachse der in der Aufnahme (2) befestigten Stranggießkokille (3) verläuft, und die Steuermittel innerhalb des als Hohlwelle (6b) ausgebildeten Werkzeugträgers (β) angeordnet und als Steuerstange (10) ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (10) entsprechend der vorgegebenen Konizität (3a) des Körpers (3) mit einem Kegel (iOb) versehen ist, auf den sich das spanabhebende Werkzeug (7) stützt

3. Vorrichtung zum Erzeugen von konischen Mantelflächen an einem gebogenen rohrförmigen Werkstück definierter Länge, das in einer hin- und herbewegbaren Aufnahme eines Maschinenrahmens befestigt ist, mit einem außerhalb des Werkstücks liegenden drehantreibbar gelagerten Werkzeugträger für ein spanabhebendes Werkzeug, das zur Achse des Werkzeugträgers senkrecht verläuft und gegen das Werkstück durch Steuermittel anstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen von konischen Mantelflächen einer Stranggießkokille (3) die Steuermittel (9) aus einer die Stranggießkokille (3) und den Werkzeugträger (6a) umgebenden äußeren Führung (11) bestehen, an deren kegeliger Innenfläche (12) das Werkzeug (7) abgestützt ist und daß die Führung (11) in Richtung der Bewegungsachse (Ab) verschiebbar gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das spanabhebende Werkzeug (7) aus einem oder mehreren in Schnittrichtung aufeinanderfolgenden, für verschiedene Schnittiefen eingestellten Schneidmeißeln (7a) besteht.