-
Verfahren und Vorrichtung zum Erhöhen der Schnittleistung beim mechanischen
Trennen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhöhen der Schnittleistung beim
mechanischen Trennen von Werkstücken mittels einer Säge, einer Trennschleifmaschine
oder dgl. , sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens dienende Vorrichtung.
-
Die beiden für die Schnittleistung maßgebenden Größen, nämlich die
Schnittgeschwindigkeit und der Vorschub, lassen sich nicht beliebig steigern, wenn
man nicht eine frühzeitige Abnützung oder gar Zerstörung der Trennwerkzeuge in Kauf
nehmen will. Bei Überschreitung der für bestimmte zu trennende Werkstoffe und Werkzeuge
aufgrund von Erfahrungen ermittelten günstigsten Schnittgeschwindigkeiten, bewirken
die im Werkstoff vor den Schneidenspitzen sich aufbauenden Druckspannungen, daß
das Abfließen der beim Trennvorgang anfallenden Späne nur unter hoher Reibung erfolgen
kann. Da die hierbei in Wärme umgesetzte Reibungsenergie zu einem erheblichen Teil
vom Werkzeug aufgenommen wird, kommt man bald auf Werkzeugtemperaturen, denen die
Schneiden des Werkzeuges nicht gewachsen sind.
-
Bisher hat man versucht, die dadurch gezogenen Grenzen durch intensive
Kühlung und durch Entwicklung verbesserter Werkstoffe für die Trennwerkzeuge hinauszuschieben,
und das ist auch bis zu einem gewissen Grad gelungen.
-
Weitere Fortschritte sind jedoch in dieser Richtung beim derzeitigen
Stand der Entwicklung kaum mehr zu erwarten.
-
Erfindungsgemäß kommt man dagegen einen großen Schritt weiter, wenn
man das abzutrennende Werkstück im Bereich der Schnittstelle während des Trennvorganges
unter Zuge spannung hält, was auf wirtschaftliche Weise, z. B.
-
ganz oder teilweise durch Aufbringen eines Biegemomentes geschehen
kann. Dabei kann man mit der Belastung bis nahe an die Streckgrenze, jedenfalls
aber bis zur Elastizitätsgrenze gehen. Durch Überlagerung der aufgebrachten Zugspannnng
mit den durch das Trennwerkzeug hervorgerufenen Schub- oder Scherspannungen ergeben
sich dann wesentlich günstigere Verhältnisse als bei den bisher üblichen Trennverfahren.
Selbstverständlich müssen die zum Aufbringen der Zug- bzw. Biegespannungen angewandten
Kräfte der durch den fortschreitenden Trennvorgang bewirkten Querschnittsverminderung
laufend angeglichen werden.
-
Das kann z. B. durch eine Steuerung der Kräfte in Abhängigkeit vom
Vorschub des Trennwerkzeuges erfolgen.
-
Zur Durchführung des Verfahrens bedient man sioy ZWeckw mäßigerweise
einer Vorrichtung bei der neben einer einer Seite des Trennwerkzeuges angeordneten
Aufspannvorrichtung
mit zwei zum Festhalten des zu trennenden Werkstückes
dienenden Spannbacken ein weiteres Spannbackenpaar auf der anderen Seite des Trennwerkzeuges
vorgesehen ist, das gegenüber der Auf spannvorrichtung unter dem Einfluß von steuerbaren
Antriebsmitteln, insbesondere von Hydraulikzylindern, verschiebbar ist.
-
Weitere Merkmale des Gegenstandes der Erfindung sind in.
-
den Ansprüchen niedergelegt und werden an Htcrid eines Ausführungsbeispieles
beschrieben, das in der Zeichnung in Fig. 1 in Seitenansicht und in Fig. 2, teilweise
geschnitten, in der Draufsicht dargestellt ist.
-
Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Kreissäge
mit einem Gestell 1, einer Aufspannvorrichtung 2 mit einem gegenüber dem Gestell
nicht beweglichen Spannbacken 21 und einem mittels eines hydraulischen Spannzylinders
22 querverschiebbaren Spannbacken 23, sowie mit einem Sägeblatt 31, das samt seinem
Antrieb 32 mittels eines hydraulischen Vorschubzylinders 33 in einer nicht dargestellten
Führung verschiebbar ist.
-
Außer der Auf spannvorrichtung 2, die in bekannter Weise zum Festhalten
eines zu trennenden Werkstückes 4 dient, ist noch eine weitere Spannvorrichtung
5 mit einem Spannbacken 51 und einem mittels eines hydraulischen Spannzylinders
52 querverschiebbaren Spannbacken 53 vorgesehen. Dabei ruht die Spannvorrichtung
5 auf einem Tragteil 54, das auf dem Gestell 1 mit soviel Spiel
gelagert
ist, daß es ihm gegenüber bis zu einem gewissen Grad sowohl längsverschiebbar als
auch verdrehbar ist.
-
Mit der Aufspannvorrichtung 2 ist das Tragteil 54 der Spannvorrichtung
5 durch zwei Hydraulikzylinder 55 und 56 gelenkig verbunden.
-
Die Vorrichtung ermöglicht z. B. folgende Arbeitsweise: Ausgehend
von einer Ruhestellung, in der alle Hydraulikzylinder drucklos sind, wird das Werkstück
4 eingelegt und dann durch Einleiten eines Druckmittels in die Hydraulikzylinder
2S und 52 festgeklemmt. Nunmehr leitet man Druckmittel in den Zylinder 56 ein, sodaß
das Tragteil 54 im Bereich des Zylinders 56 von der Aufspannvorrichtung 2 weggedrängt
wird und das Werkstück 4 zwischen den beiden Spannstellen auf Biegung beansprucht
wird und dessen dem Sägeblatt 31 zunächst liegende# deite unter Zugspannung steht.
Dabei wird der Druck im Zylinder 56 so gesteuert, daß die Zugspannung noch nicht
zu einer bleibenden Verformung des Werkstückes führt.
-
Jetzt wird noch der Vorschubzylinder 33 der Säge, deren Antriebsmotor
inzwischen eingeschaltet wurde, an die Druckmittelquelle angeschlossen, worauf der
Trennvorgang einsetzt. Da mit fortschreitendem Trennvorgang der Querschnitt, über
den das Werkstück mit dem von ihm abzutrennenden Teil zusammenhängt, sich fortlaufend
verringert, muß der Druck im Zylinder 56 entsprechend dem jeweils erreichten Vorschub
laufend vermindert werden, sodaß die im Werkstück an der Schnittstelle herrsohende
Zugspannung einen von den Festigkeitseigenschaften des Werkstückes abhängigen ,
vorgegebenen Höchstwert nie überschreitet.
-
Gegen den Schluß des Trennvorganges ist es zweckmäßig, den Hydraulikzylinder
55 zuzuschalten, sodaß das Werkstück 4 nur noch unter Zugspannung steht.
-
Es ist auch möglich, die anfangs aufzubringende Biegebeanspruchung
dadurch zu bewirken, daß man den Hydraulikzylinder 56, wie beschrieben, so wirken
läßt, daß er das Tragteil 54 von der Auf spannvorrichtung 2 wegzudrängen sucht und
gleichzeitig den Hydraulikzylinder 55 in umgekehrter Richtung so wirken zu lassen,
daß in seinem Bereich das Tragteil 54 gegen die Auf spannvorrichtung 2 gezogen wird.
Auch hierbei ist gegen Ende des Trennvorganges ein Umschalten auf reine Zugspannung
zweckmäßig, was in diesen Falle durch Umschalten des Hydraulikzylinders 55 ait Druck
erreichbar ist.
-
Selbstverständlich ist es aber auch möglich, von Anfang an die beiden
Hydraulikzylinder 5 5 und 56 gemeinsam auf Druck zu halten, sodaß das Werkstück
4 ausschließlich unter Zugspannung steht.
-
Die Steuerung der verschiedenen Hydraulikzylinder'kann in Abhängigkeit
vom Vorschub des Trennwerkzeuges selbsttätig nach einem Programm vorgenommen werden,
das für jedes Werkstückprofil einzeln aufzustellen ist und z. B.
-
in Form einer Lochkarte in an sich bekannter und daher hier nicht
näher zu beschreibender Weise festgehalten werden kann. Da im allgemeinen nur eine
begrenzte Anzahl immer wiederkehrender Profilformen in Betracht kommt, stellt die
nur einmal zu leistende Programmierungs arbeit einen durchaus vertretbaren und gegenüber
den
erzielbaren Vorteilen zurücktretenden Aufwand dar.
-
Wo eine Programmierung nicht in Betracht kommt, ist jedoch auch eine
Steuerung über die unter den aufgebrachten Belastungen eintretenden Verformungen
des Werkstückes möglich, indem man entsprechend der höchstzulässigen Dehnung und/od&r
Biegung Endschalter anbringt, die in den Steuerkreis der den Zylindern 55 und 56
zugeordneten Ventile eingefügt sind.
-
Die beiden zu dem Ausführungsbeispiel abgebildeten Diagramme zeigen
die während des Schnittverlaufes an einem I - Träger herrschenden Verhältnisse,
und zwar ist in Fig. 3 der Druck p der einzelnen Zylinder aufgetragen über dem Vorschubweg
s dargestellt, wie er durch die Programmsteuerung dem jeweiligen Vorschubweg entsprechend
eingestellt wird.
-
In Fig. 4 sind die verschiedenen wirkungen der in Fig. 3 dargestellten
Druckverhältnisse gleichfalls über dem Vorschubweg aufgetragen, nämlich Biegemoment
Mg, Zugkraft P und Zugspannung z.
-
z Die Ziffern an den Kurven des in Fig. 3 dargestellten Diagrammes
stimmen mit den Ziffern der hydraulischen Zylinder überein, die in der Beschreibung
abgebildet sind. In Fig. 4'stellt die Kurve A die Zugspannung an der Schnittstelle,
die Kurve-B das Biegemoment und die Kurve C die Zugkraft dar, wie sie am beispielgemät
zu trennenden Werkstück auftreten.