DE1752152A1

DE1752152A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Laengsteilen,bzw.Laengsbesaeumen von Blechen unter Verwendung von Kreismesserscheren

Info

Publication number: DE1752152A1
Application number: DE19681752152
Authority: DE
Inventors: Willi Benz; Gerherd Dr-Ing Tolasch
Original assignee: Schloemann AG
Current assignee: Schloemann AG
Priority date: 1968-04-10
Filing date: 1968-04-10
Publication date: 1971-09-09
Also published as: US3612367A; FR2005922A1; BE730779A; GB1258969A; CS151401B2; DE1752152B2; DE1752152C3; SE392829B

Description

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Verfahren zum kontinuierlichen Längsteilen, beziehungsweise Längsbesäumen von Blechen unter Verwendung von Kreismesserscheren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Längsteilen beziehungsweise Längsbesäumen, insbesondere von Grobblechen mit Dicken von mehr als 20 mm unter Verwendung von rotierenden Scheibenscheren, sogenannten Kreismesserscheren.

Beim herkömmlichen kontinuierlichen Schnitt mit Kreismesserscheren treten bei Blechstärken über 12 mm Fehler an den besäumten Blechkanten auf. Diese nehmen mit größerer Blechdicke zu, so daß man derzeit nur Bleche bis maximal 20 mm Stärke mit Kreismesserscheren schneidet„ Bei dickeren Blechen setzt man zur Zeit Doppelbesäum- o.der Zwillings scher en ein, die jedoch nicht kontinuierlich, sondern nur diskontinuierlich schneiden können. Das Blech muß sich beim Schnitt relativ zum Rollgang in Ruhe befinden.

Die besonderen Nachteile, die sich beim Längsbesäumen, beziehungs weise Längsteilen dickerer Bleche mit Kreismessersaumscheren als Fehler ergeben, sind, daß durch Verformen (Abbiegen) der Blechkanten trotz richtig eingestellten Messerspaltes unsaubere Schnittkanten entstehen. Außerdem steht die Schnittkante infolge der Abbiegung und des notwendigen Messerspaltes nicht senkrecht zur Blechoberfläche. Die untere Schnittkante springt gegenüber der oberen demgemäß zurück.

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Veiter wird die Blechkante zusammengedrückt, also gequetscht» Diese Fehler werden umso stärker, desto größer die Blechdicke ist. Außer diesen sichtbaren Fehlern treten noch unerwünschte sekundäre, durch den Schnitt bedingte Fehler auf, die wiederum ihrerseits zu weiteren sichtbaren Schnittfehlern führen können.

Die vorbeschriebene Abbiegung bewirkt infolge plastischer Verformung eine Kaltverfestigung der Blechkantenzoneο Die Tiefe der verfestigten Zone wird mit der Abbiegung größer. Weiter tritt bei alterungsanfälligen Blechen (zum Beispiel Blechen aus unberuhigten Stählen) als Folge der plastischen Verformung eine Versprödung der Blechkantenzonen durch Alterung auf. Dieser Effekt wird noch verstärkt, wenn besonders dickere Bleche vor dem Schneiden nicht auf Raumtemperatur gekommen sind, sondern bei höheren Temperaturen (ca. 100 bis 300 ⁰O) geschnitten werden.

Die plastische Verformung bedingt außerdem, daß sich nach dem Schnitt in der Blechkantenzone ein Eigenspannungssystem ausbildet, das mehrachsig ist und an Stellen sehr hoher Mehrachsigkeit stark versprödend wirkt· Die Eigenspannungen sind umso größer und reichen umso weiter in das Blech hinein, je größer die Verformung durch den Schnitt ware

Diese Fehler treten ebenfalls besonders beim Schneiden von Blechen über 12 mm auf und nehmen mit größer werdenden Blechdicken zu. Bei Blechdicken über 16 mm und besondere bei Thomasqualitäten bilden si'ch bei Stoß oder Verformung (Stapeln, Sichten, Bearbeiten der Schnittkanten) infolge der Versprödung

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durch Alterung und Verformungsbehinderung durch die mehrachsigen Eigenspannungen leicht Risse aus, die zu Ausschuß führen,,

Die eingebrachten Eigenspannungen und Verformungen bewirken außerdem eine stark vergrößerte sogenannte Scherbogenbildung beim Querteilen der Bleche_o Durch das Querteilen der Bleche wird das Eigenspannungsgleichgewicht gestört„ Es wird dann durch elastische Verformung (Bogenbildung, Verwerfen) wiederhergestellt. ™

In Erkenntnis dieser verbeschriebenen FehlerUrsachen hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die Schnittkantenqualität beim Schneiden mit Kreismessersaumscheren zu verbessern und die Verwendbarkeit der Kreismessersaumscheren auch für Blechdicken über 20 mm bei besserer Schneidkantenqualität zu ermöglichen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Verfahren zum Längsbesäumen oder Längsteilen von Blechen, insbesondere mit Dicken- | abmessungen von mehr als 20 mm, vorgeschlagen, wobei mit Paaren von Kreismessern geschnitten wird, bei dem die Schnittebene parallel zur Normalen, das heißt der zur Oberfläche gerichteten Senkrechten verläuft und die Flächen, welche die Schneidkante bilden, an keiner Stelle parallel oder senkrecht zur Schnittebene liegen»

Eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe beinhaltet ein Verfahren zu dem gleichen Zweck, wobei mindestens eine der beiden Messerschneiden schräg zur Normalen der Blechoberfläche

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in das Schneidgut eingeführt wird, so daß die Schnittebene schräg zur Normalen der Blechoberfläche verläuft. Es können auch beide Messerschneiden eines Messerpaares derart angeordnet sein.

Durch beide Verfahren wird infolge einer zusätzlichen Kraftkomponente ein lloineijt erzeugt, durch welches infolge der besonderen Stellung oder Ausbildung der Kreismesserscheiben von Über- und Untermesser eine wesentlich geringere Abbiegung der Blechkanten und eine geringere Tiefe der aufgehärteten Zone erreicht wird. Außerdem wird mit diesem Verfahren eine senkrecht zur Blcchoberflache verlaufende Schnittfläche erzeugt.

Dadurch kann der Anwendungsbereich der Kreismesserscheren, der sich bisher auf Blechdicken bis etwa 20 mm erstreckte, darüber hinaus mit vertretbarem Aufwand bis 30 mm oder gar 40 mm Blechdicke erweitert werden, wobei der besondere Vorteil des kontinuierlichen Sclmittes hervorzuheben ist ο

Durch die geringere Abbiegung, senkrechte Schnittflächen und kleinere Verformungszonen wird erreicht, daß

a) dickere Bleche als bisher bei noch zulässigen Kantenverformungen geschnitten werden können und dünnere Bleche ebenfalls bessere Scluiittergebnisse liefern als bisher,

b) das Entstehen von Kantenrissen weitgehend vermieden wird und damit auch dickere Bleche (d > 20 nun) rißfrei geschnitten werden könnon,

c) die ßcherbor_;iiiibildung beim Querteilen^ die stark durch den i.'Tiumcchj;ii;!. beeinflußt wird, wesentlich zurückgeht·

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BAD ORIGINAL

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Das Schneidverfahren ist sowohl beim Längsbesäumenvie beim Längsteilen von Blechen anwendbare

Zur Durchführung des einen Verfahrens wird eine Einrichtung vorgeschlagen, bei der mindestens ein Kreismesser so geneigt ist, daß dessen Seitenfläche parallel zur Einlaufrichtung des Schneidgutes und in einem Winkel von 2 bis 20 ° zur Normalen der Blechoberfläche angeordnet ist»

Der Neigungswinkel beträgt normalerweise 4 ° bis 9 °₅ kann ^ jedoch durchaus in einem Bereich von 2 bis 20 liegen.

Die Lage der Kreismesser eines Messerpaares zueinander läßt nun verschiedenste Ausfülirungsformen zu.

So können beide Kreismesser eines Messerpaares so geneigt sein, daß deren Seitenflächen (Stirnseiten) parallel zur Einlaufrichtung des Sehneidgutes und in einem Winkel von 2 bis 20 zur Normalen der Blechoberfläche angeordnet sind, wobei beide Kreismesser auch unter verschieden großen Winkelstellungen | innerhalb des Bereiches zwischen 2 und 20 ° zueinander stehen könnenο

Es kann weiter nur das Obermesser oder das Untermesser geneigt angeordnet sein, während das andere zugehörige Kreismesser in Richtung der Normalen zur Blechoberfläche mit seiner Seitenfläche (Stirnseibe) steht.

Das Obermesser kann um den Neigungswinkel zu der Blechinitte hin, oder das Untermesser kann um den Neigungswinkel von der Blechmitte weg geneigt sein, insbesondere beim Längnbesäumen«

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Beim gleichzeitigen Besäumen von beiden Blechlängsseiten bei Doppelbesäumscheren sind die Obermesser beider Kreismessersaumscheren zur Blechmitte hin und die Untermesser beider Kreismesserbesäumscheren von der Blechmitte weg geneigt angeordnet.

Zur Durchführung des anderen Verfahrens wird eine Einrichtung vorgeschlagen, bei welcher die Messerflächen, welche die Schneidkanten bilden, beziehungsweise die Tangentialebener! der Hesserflächen parallel zur Einlaufrichtung der Bleche gegenüber der Blechoberfläche und ihrer Normalen geneigt angeordnet sind. Der Neigungswinkel liegt ebenfalls im Bereich zwisehen 2 und 20 ° und beträgt vorzugsweise 4 ° bis 9 °·

Die hierbei erforderliche Ausbildung der Kreismesser führt auf einen besonderen Schliff der Schneidkanten der Messer zurück.

Dabei ist mindestens ein Kreismesser mit seinen die Schneidkante bildenden Flächen geneigt zur Seitenfläche (Stirnfläche) des Messerkörpers angeordnet.,

Ausführungsbeispiele der Erfindung stellen die Zeichnungen dar.

Es zeigen

Figur 1 eine Schneidkante gleicher Blechdicke bei herkömmlichem Schnitt,

Figur 2 eine Schneidkante gleicher Blechdicke bei schräger Messerstellung

Figur 3 die Messerstellung beim herkömmlichen Schnitt

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Figur 4 die Hesserstellung bei schräger Messerstellung bei

DoppeIne säurn scheren,
Figur 5 die schenatische Darstellung der Kantenaufhärtung

b e i Ij Be s ä um s c 3 m i 11,
Figur 6 Kraft- und Honentend arstellung Ix- -i:.: Lerhö}.-!::lichen

Schnitt,
Figur 7 Kralt- und llonenterdcrs;;el] ung hei:: Schnitt :::it

schräge!¹ Hessei'stellr.ng,
Figur 8 ein weiteres Ausführungsheispiel i'iir <^:::e ne rindere -

Hesserausbildung durch einen besonderen nesserschl: f f

und
die Figuren ^c und 10 ireirere Abuandlun^en drr Ik r;scrsi;ellungc-.^:n eine ;:· Ki'eis::iesnerp;■.a.res.

In Figur 1 sind die sichtbaren Fehler, die durch Verformung (Abbieguiig) der Blec.ü:ai"ite:} bein herköi:::.:l;I chen hreisnosrerscInAti:

bei richtig eingestellten Heseerspalten entstehen, abgebildete Dabei stehen die Sei"i-enfläciien S der Kreinir.esscr parallel nvir

normalen IT, velche öle Senhi'eclite auj" der Blocj:oberfläche bilden;= f

Die Blechkante vn.rd ::u eirer Ereitt:· ver 1. und c-in^r Ti. ο ic-- ven

h. plastisch abgebogen.. Die Schnitt!:ante steh;- nicht nerhrechr zur Blechoberf lache» Ihre Unter Ir ante springi rege nilher ihrer Oberkante um das Hai: S^, it-urück. Der TEingeiiü des oclu-äguiigs- ■■''■''- '''^

Winkels beträgt __Ill—— _,.

Die Bleclikante v;:".rd "usr-;.u:;c--i;[Vf-^%drüc]:r» Die hler:j.;;t;l:'he an eier Blechhante hetr."..^ yuclvc !M-M¹ α, i\cr.<\c-^-}\ <\_λ_ « u + u,, - h... c jDdot'ii Fehler ηοήτίοτι ;ί:: t grünerer Blf^chdiclie ::n /iU^erdcr. }jnhf:: diese sj.clitv.arer; Pe¹Ii-I- sekan-Uhre A«;svni']:uj4 er. -uj" die I31cchi-.:"-.r'V_.-;i..i.:r..

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So bewirkt die Abbiegung infolge plastischer Verformung eine Kaltverfestigung der Blechkantenzone₀ Die Tiefe der verfestigten Zone wird mit zunehmender Abbiegung größer. Darstellung des Härteverlaufes siehe Figur 5« Bei alterungsanfälligen Blechen tritt als Folge der plastischen Verformung eine Versprödung der Blechkantenzonen durch Alterung auf_o

In Figur 2 ist ein Blech gleicher Dicke wie in Figur 1 darge- ^ stellt, bei dem der Schnitt mit der erfindungsgemäßen schrägen Messerstellung ausgeführt worden ist. Dabei ist die Lage der Abbiegung I₂ < 1* und die Höhe der Abbiegung h₂ <^ h^· Die Abflachung a₂ ^ a,., während die untere Dickenabweichung U₂ « u,. ist. Die Schnittkantenabweichung zwischen oberer und unterer Schnittkante, die in Figur 1 als S. noch sehr groß ist, ist in Figur 2 S₂^ O₀

Aus dem Vergleich beider Schnittergebnisse bei gleich dicken Blechen lassen sich, was auch die Vielzahl von Schneidversuchen bestätigte, bereits augenscheinlich die Vorteile des Schneid-" Verfahrens mit geneigter Messerstellung erkennen.»

Die Figur 3 zeigt die Stellung der Kreismesserpaare 1, 2 und 3» * zu dem Schneidgut A in der herkömmlichen Art bei KreismesserBaumscheren, das heißt, die Seitenflächen S der Kreismesser (auch Stirnflächen) stehen parallel zur Normalen N, das heißt, der Senkrechten zur Schneidgutoberfläche, die eine horizontale Ebene bildet.

Die Figur 4 zeigt die Stellung der Kreismesserpaare 1a, 2a und 3a, 4a zu dem Schneidgut A in einer nach dem Verfahren

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vorgeschlagenen Lage. Dabei bilden die Seitenflächen S mindestens eines Kreismessers der Kreismesserpaare 1a, 2a und/oder 3a, 4a mit der Normalen N zur Schneidgutoberfläche einen Winkel oi, der zwischen 2 ° und 20 ° betragen kann, doch vorzugsweise zwischen 4 ° und 9 ° liegt_o

Wie die Figur 9 mit den Kreismesserpaaren 1c, 2c und die Figur mit den Kreismesserpaaren 1d, 2d zeigt, gehört es ebenfalls zur Erfindung, daß, wie dargestellt, nur eines der Kreismesser eines _Λ Hesserpaares unter dem Neigungswinkel OC zur Normalen N geneigt angeordnet ist, während das andere Kreismesser mit seinen Seitenflächen S parallel zur Normalen N stehto Die dargestellte Anordnung betrifft Kreismessersaumscheren als Längsbesäumscheren in gegenüberliegender Anordnung, - die Anordnung könnte ebenso eine Längsteilschere oder eine einseitige Längsbesaumschere betreffen»

In Figur 5 ist ein Diagramm dargestellt, welches die Kantenauf härtung beim Besäumschnitt eines Bleches von 25 mm Dicke aus Stahl St 42o11 in der Kurve a beim herkömmlichen Schnitt und in der I Kurve b beim Schnitt mit schräger Messerstellung an Kreismesserscheren wiedergibt·

Auf der Ordinate des Koordinatensystems ist die Vickershärte HV 5 kp/mm und auf der Abszisse der Abstand a von der Schnittkante in mm aufgetragen.

In der Kurve a beim herkömmlichen Schnitt ist deutlich, das langsamere Abfallen der Kantenaufhärtung von der Schnittkante gegenüber der Kurve b beim Schnitt mit schräger Messerstellung sichtbar. Die Kurve c stellt die Kantenaufhärtung beim Schnitt

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mit einer Bogenmesser-, beziehungsweise Tafelschere dar» Die Abstände t., tp und t, bis zum Meßpunkt von der Schnittkante, bei der keine Kantenaufhärtung mehr gemessen wurde, verhalten sich etwa wie 6;3i2»

In den Figuren 6 und 7 sind die Kräfte und Momente, die zum Abbiegen der Kanten beitragen/ im Augenblick des Einreißens nach Eindringen der Messerkanten um das Maß e (Moment, in dem Py - maxP,. und Ps ■ maxP₂ ist) dargestellt.

Figur 6οHerkömmlicher Schnitt.

Moment M₁-Py (Sw₁ + a₁) - Px (Ss₁ + e^

Figur 7.Schnitt bei schräger Messerstellung„

Moment M₂ - P_g (Sw₂ + a₂) - Pw (Ss₁ + e^ darin ist Sw « waagerechter Messerspalt Ss « senkrechter Messerspalt e ■ Eindringtiefe der Schneidkanten bis zum

Einreißen des Bleches a - gedrückte Breite (Anlagebreite der Messer)

^Ρ$Ί

Pw l ^{Normalkräfte auf} *2 beziehungsweise e₂ "bei

schräger Messerstellung

Es gilt bei Sw₁ «

Ss₁ - Ss

Ps #v Py, Pw > Px damit ergibt sich für die Momente!

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Gegenüber dem herkömmlichen Schnitt wirkt beim Schnitt mit schräger Messerstellung ein Gegenmoment MG - H. - Mp der Abbiegung der Blechkante entgegen. Es läßt sich auch schreiben: Moment bei geradem Schnitt M,, « M.
Moment bei schräger Messerstellung Mp ~ M. - MG.

Damit ist die erkannte, überraschende Wirkung des Schnittes bei geneigter Messerstellung an Kreismesserscheren auch von der theoretischen Seite her zu erklären_o Als Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens kommen Kreismesser scheren mit schwenkbarer, beziehungsweise geneigter Messerhalterung in Betrachte Wie in der Figur 8 dargestellt, kann der durch die Schrägstellung der Kreismesser erreichte Vorteil ebenso durch eine besondere Ausbildung des Messerschliffs, das heißt, der neigung der die Schneidkante bildenden Begrenzungsflächen gegenüber der Seitenfläche S erreicht werden.=

Die Kreismesser 1 b, 2 b eines Kreismesserpaares stehen zur Normalen K, das heißt, der Senkrechten auf der Blechoberflache mit den Seitenflächen S parallel. Dafür ist jedoch die Messerfläche B^₁ welche mit der Messerfläche Bp die Schneidkante k bildet unter dem Neigungswinkel OC schräg angeschliffen, so daß beim Einschneiden der Schneidkante k in das Schneidgut A durch eine Keilwirkung eine dem Schneidvorgang überlagerte Kraftkomponente sich bildet, die ein Moment erzeugt. Der Neigungswinkel QC kann zwischen 2 und 20 ° betragen, doch wird dieser vorzugsweise zwischen 4 ° und 9 ° betragene

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Claims

/lötverfahren zum Längstesäumen oder Längsteilen von Blechen, ins~ besondere mit Dickenabme ssungen von mehr als 20 mm, wobei mit Paaren von Kreismessern geschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittebene parallel zur Normalen der Blechoberfläche verläuft und die Flächen, welche

der rtt^er,

die Schneidkantefbilden, an keiner Stelle parallel oder senkrecht zur Schnittebene liegen.

2. Verfahren zum kontinuierlichen Längsbesäumen oder Längsteilen von Blechen, insbesondere von Dickenabmessungen von mehr als 20 mm, wobei mit Paaren von Kreismessern geschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Messerschneiden schräg zur Normalen der Blechoberfläche in das Schneidgut eingeführt wird, so daß die Schnittebene schräg zur Normalen der Blechoberfläche verläuft«

k 3· Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1«, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerflächen, welche die Schneidkanten bilden, beziehungsweise die Tangentialebenen der Messerflächen parallel zur Einlaufrichtung der Bleche gegenüber der Blechoberfläche und ihrer Normalen geneigt angeordnet sindο

Ao Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2«, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kreismesser so geneigt ist, daß dessen Seitenfläche parallel zur Einlaufrichtung des Schneidgutes und in einem Winkel von 2 bis 20 ° zur

n der Blechoberfläche angeordnet ist_o

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5ο Einrichtung nach Anspruch 4 ο, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kreismesser eines Messerpaares so geneigt sind, daß deren Seitenfläche parallel zur Einlaufrichtung des Schneidgutes und in einem Winkel von 2 Ms 20 ° zur Normalen der Blechoberfläche angeordnet sind, wobei beide Kreismesser zueinander unter verschieden großen Winke1steilungen innerhalb des Bereiches 2 und 20 ° angeordnet sind.

Einrichtung nach einem der Ansprüche 4. und 5·» dadurch gekenn- Λ zeichnet, daß das Obermesser um den Neigungswinkel zur Blechmitte hin geneigt angeordnet ist_o

7ο Einrichtung nach einem der Ansprüche 4. bis 6_O, dadurch gekennzeichnet , daß das Untermesser um den Neigungswinkel von der Blechmitte weg geneigt ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4. bis 7° zum gleichzeitigen Besäumen von beiden Blechlängsseiten bei Doppelbesäumscheren, dadurch gekennzeichnet, daß die Obermesser beider Kreismesser- ™ saumscheren zur Blechmitte hin und die Untermesser beider Kreisbesäumscheren von der Blechmitte weg geneigt angeordnet sindo

9« Einrichtung nach Anspruch 3», dadurch gekennzeichnet, daß

mindestens ein Kreismesser mit seinen die Schneidkanten bildenden Flächen geneigt zur Seitenfläche des Messerkörpers angeord-• net istο

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