DE4300643A1

DE4300643A1 - Positioning and retention of deformation-sensitive workpiece

Info

Publication number: DE4300643A1
Application number: DE19934300643
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Ing Gropp; Werner Dr Ing Gesler; Horst Prof Dr Lichtenberg
Original assignee: INNOVATIVE FERTIGUNGSTECHNOLOG
Current assignee: INNOVATIVE FERTIGUNGSTECHNOLOG
Priority date: 1993-01-13
Filing date: 1993-01-13
Publication date: 1994-07-14

Abstract

The supporting body (1) is mfd. of synthetic-resin-bonded material with an unstressed blowout manifold (5). It has three adjustable threaded pins (7) and three threaded sockets (8) for tensioning elements, and is shaped roughly to fit the contour of the workpiece. The latter is adjusted to the desired position within a reference co-ordinate system, and the space between it and the body is filled with hardenable material to form an abutment layer and to compensate for slight deviations of workpiece dimensions within 5.5 ppm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Ein richtung zum Positionieren und Halten eines deforma tionsempfindlichen Werkstückes, vorzugsweise eines dünnwandigen Guß-, Schmiede- oder Blechformteiles, unterschiedlicher geometrischer Form und Größe zur Einzel- und Kleinserienbearbeitung.The invention relates to a method and a direction for positioning and holding a deforma tion-sensitive workpiece, preferably one thin-walled cast, forged or sheet metal part, different geometric shape and size Single and small series processing.

Durch DE-OS 30 49 359 ist ein Verfahren zum Spannen verspannungsempfindlicher Werkstücke bekannt, bei welchem die Werkstücke ganz oder teilweise in einem thermisch erweichbaren Verbundwerkstoff eingebettet werden. Der Verbundwerkstoff ist nach seiner Abküh lung auf Umgebungstemperatur fest, kann die beim Be arbeiten der Werkstücke auftretenden Kräfte übertra gen und verformt die Werkstücke beim Erstarrungsvor gang nicht oder nur unwesentlich. Der Temperaturaus dehnungskoeffizient des Verbundwerkstoffes soll durch Auswahl seiner Komponenten, wie beispielsweise durch Verwendung eines Metalles, einer ferromagnetischen Komponente, eines niedrigschmelzenden Metalles und eines Wachses, dem des jeweiligen Werkstückes anpaß bar sein. Da der Verbundwerkstoff elektrisch leitfä hig ist, kann dieser induktiv erwärmt werden. Zum Spannen der Werkstücke sind sogenannte Paletten mit einer oder mehreren Mulden versehen, wobei die Mulden den jeweiligen Verbundwerkstoff und die Werk stücke oder Teile der Werkstücke aufnehmen können. Nachteilig ist, daß dieses Spannverfahren für in Ein zelfertigung oder Kleinserie zu bearbeitende Werk stücke durch die Verwendung des speziellen, gesondert herzustellenden Verbundwerkstoffes zur Gewährleistung des Einbringens bzw. Entfernens der Werkstücke in bzw. aus den Mulden zu aufwendig ist. Hinzu kommt, daß ein sicheres Spannen von kompliziert gestalteten Werk stücken nicht oder nur mit einem zusätzlichen Aufwand möglich ist. (beispielsweise Halten des Werkstückes in der Bearbeitungslage mit Hilfsmitteln bis zum Er starren des Verbundwerkstoffes). Weiterhin ist durch DE-GM 91 11 885.9 eine Spannvorrichtung mit Spann backen, die eine Beschichtung zur formgerechten Er fassung und Positionierung von Gußstücken, Schmiede teilen oder Schweißkonstruktionen für die Serienbear beitung auf Werkzeugmaschinen aufweisen, bekannt. Zur Gewährleistung einer positionsgenauen Einspannung von Werkstücken mit beispielsweise gekrümmter Oberfläche sind an den Spannbacken der Spannvorrichtung Kasset ten fest angeordnet, die eine Lage Verbundharz, eine gitterartige Metalleinlage, eine Dämpfungsschicht und teilweise eine Halteschicht aus Kunstharz aufnehmen. Die Oberfläche der relativ harten Dämpfungsschicht ist von der Werkstückoberfläche, beispielsweise von einem Gußmodell, abgegossen und trägt an den Spann punkten die Halteschicht. Die Größe der Auflagefläche der Halteschicht, ihr Härtegrad und ihre Stärke sowie der Härtegrad und die Stärke der Dämpfungsschicht richten sich nach der Größe und dem Gewicht des zu spannenden Werkstücks. Durch ein Abtragen von Kunst harz in der Dämpfungsschicht soll es möglich sein, große Toleranzen oder Oberflächenabweichungen der Werkstücke auszugleichen und somit das Spannen zu ge währleisten. Die Nachteile der Spannvorrichtung be stehen im komplizierten Aufbau der Spannbacken und in ihrer aufwendigen Herstellung. Für in Einzel- oder Kleinserienbearbeitung herzustellende Werkstücke wäre somit eine schnelle Verfügbarkeit dieser Spannvor richtung nicht gegeben.DE-OS 30 49 359 is a method for tensioning known workpieces sensitive to tension, at which the workpieces in whole or in part in one thermally softenable composite material embedded become. The composite is after cooling temperature to the ambient temperature, the work of the workpieces occurring forces and deforms the workpieces during solidification not or only marginally. The temperature off elongation coefficient of the composite material should Selection of its components, such as through Use of a metal, a ferromagnetic Component, a low melting metal and a wax that matches that of the workpiece be cash. Since the composite is electrically conductive hig, it can be heated inductively. To the The workpieces are clamped with so-called pallets one or more troughs, the Trough the respective composite material and the plant pieces or parts of the workpieces. The disadvantage is that this clamping method for in one Custom production or small series of work to be processed pieces by using the special, separately composite material to be guaranteed the insertion or removal of the workpieces in or out of the troughs is too expensive. In addition, a safe clamping of complex designed work do not or only with additional effort is possible. (e.g. holding the workpiece in the processing position with tools until Er rigid of the composite). Furthermore is by DE-GM 91 11 885.9 a clamping device with clamping bake a coating for a form-fitting Er setting and positioning of castings, forge parts or welded constructions for series production have processing on machine tools, known. For Ensuring a precise clamping of Workpieces with a curved surface, for example are on the clamping jaws of the cassette ten firmly arranged, one layer of composite resin, one lattice-like metal insert, a damping layer and partially take up a holding layer made of synthetic resin. The surface of the relatively hard damping layer is from the workpiece surface, for example from a cast model, cast and supports the instep score the holding layer. The size of the contact area the holding layer, its degree of hardness and its strength as well the degree of hardness and the thickness of the damping layer depend on the size and weight of the exciting workpiece. By removing art resin in the damping layer it should be possible large tolerances or surface deviations of the Compensate workpieces and thus the clamping too guarantee. The disadvantages of the tensioner be are in the complicated structure of the jaws and in their elaborate manufacture. For in single or Workpieces to be produced in small batches would be thus a quick availability of this clamping device direction not given.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein kostengünstiges Verfahren sowie eine einfach herzu stellende und funktionierende Einrichtung zum Positio nieren und Halten eines deformationsempfindlichen Werkstückes, vorzugsweise eines dünnwandigen Guß-, Schmiede- oder Blechformteiles, unterschiedlicher geometrischer Form und Größe zur Einzel- und Klein serienbearbeitung zu entwickeln, wodurch alle Werkstücke ohne längere Vorbereitungszeiten sicher gespannt werden. Verfahrensgemäß wird das Werkstück in einen grob der Werkstückkontur angenäherten Stütz körper gelegt, dann wird das Werkstück zum Erreichen der Soll-Lage in einem Bezugssystem durch verstellba re Auflageelemente, beispielsweise Schrauben, justiert, und der Hohlraum zwischen dem Werkstück und dem Stützkörper wird von einem aushärtbaren, eine Auflageschicht bildenden Werkstoff ausgefüllt und ab schließend wird das Werkstück durch Spannelemente, wie Spannpratzen, befestigt. Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der aushärtbare Werkstoff geringfügige Abweichungen der Werkstückabmessungen, insbesondere ± 5,5 Promill be zogen auf die Werkstückhauptabmessungen, kompensiert. Vorteilhafterweise werden demgemäß alle Werkstücke, einschließlich kompliziert gestaltete Werkstücke, nahezu verzugslos gespannt, da von einer überwiegend punktuellen oder linienhaften zu einer integralen/ flächenhaften Lagebestimmung der Werkstücke und Ein leitung der Spann- und Stützkräfte übergegangen wor den ist. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 3 bis 9 wird ein kostengünstiges und sicheres Positionieren und Halten der Werkstücke garantiert. Zur Fertigung des Stützkörpers als Form oder als aus Grund- und Konturelementen zusammengesetzter Stützkörper wird ein gießbares, reaktionsharzgebundenes Material ein gesetzt. Die einfache Herstellung dieses Materials ermöglicht eine schnelle Verfügbarkeit der Einrich tung und damit eine kurzfristige und wirtschaftliche Bearbeitung von einzelnen Werkstücken und kleineren Werstückzahlen in hoher Qualität.The object of the invention is therefore a inexpensive process as well as an easy to use Positioning and functioning facility for the position kidney and hold a deformation sensitive Workpiece, preferably a thin-walled cast, Forged or sheet metal part, different geometric shape and size for single and small to develop batch machining, making everyone Workpieces safely without longer preparation times be excited. According to the process, the workpiece into a support roughly approximating the workpiece contour body, then the workpiece is reached the target position in a reference system by adjustable right support elements, for example screws, adjusted, and the cavity between the workpiece and the support body is made of a curable, a Filling layer forming material and filled the workpiece is closed by clamping elements, like claws, attached. Another feature of The inventive method is that the curable material slight deviations of the Workpiece dimensions, in particular ± 5.5 percent moved to the main workpiece dimensions, compensated. Accordingly, all workpieces, including intricately designed workpieces, stretched almost without delay, because of one predominantly punctual or linear to an integral / areal determination of the workpieces and on management of the tension and support forces that is. With the device according to the invention the characterizing features of claims 3 to 9 becomes an inexpensive and safe positioning and holding the workpieces guaranteed. For manufacturing of the support body as a shape or as from basic and Contour elements composite support body is a castable, reactive resin-bound material set. The simple manufacture of this material enables quick availability of the facility and thus a short-term and economical Processing of individual workpieces and smaller ones High quality workpieces.

Die Erfindung soll an zwei Beispielen näher erläutert werden. Hierzu zeigen die zugehörigen Zeichnungen inThe invention will be explained in more detail using two examples become. The associated drawings in

Fig. 1 Draufsicht der Einrichtung mit einem unge spannten Auspuffkrümmer Fig. 1 top view of the device with an unclamped exhaust manifold

Fig. 2 Seitenansicht der Einrichtung mit einem ungespannten Rohrkrümmer Fig. 2 side view of the device with an untensioned pipe bend

Fig. 3 Draufsicht von Fig. 2. Fig. 3 top view of FIG. 2.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht der Einrichtung, dessen Stützkörper als Form 1 aus einem reaktionsharzgebun denen Material, beispielsweise MAPULIT, hergestellt ist, mit einem in der Auflageschicht 4 liegenden, ungespannten Auspuffkrümmer 5 in der Bearbeitungs lage. Das reaktionsharzgebundene Material wird hier bei in einen Formkasten äquidistant zur Kontur des Auspuffkrümmers 5 aufgefüllt. Fig. 1 shows the top view of the device, the support body as a form 1 from a reaction resin material, for example MAPULIT, is made with a lying in the support layer 4 , untensioned exhaust manifold 5 in the processing position. The reaction resin-bonded material is filled here in a molding box equidistant from the contour of the exhaust manifold 5 .

In Fig. 2 ist die Seitenansicht der Einrichtung zum Positionieren und Halten eines ungespannten Rohrkrüm mers 5 aus Gußeisen in der Auflageschicht 4 liegend dargestellt. Der Stützkörper, welcher der Kontur des Rohrkrümmers 5 angenähert ist, wird durch programmge steuerte Auswahl geeigneter Grundelemente 2 und Kon turelemente 3 gebildet. Das Zusammensetzen der ein zelnen Grund- und Konturelemente 2; 3 erfolgt bei spielsweise durch Kleben.In Fig. 2, the side view of the device for positioning and holding an untensioned Rohrkrüm mer 5 made of cast iron in the support layer 4 is shown lying. The support body, which approximates the contour of the pipe bend 5 , is formed by programmge-controlled selection of suitable basic elements 2 and con ture elements 3 . The composition of the individual basic and contour elements 2 ; 3 is done for example by gluing.

Fig. 3 zeigt die Draufsicht von Fig. 2. Hier sind vorrangig die Lage der Auflage-/Bestimmelemente 7, beispielsweise Gewindestifte, und die Anordnung der Aufnahmeelemente 8, beispielsweise Gewindebuchsen, für die Spannelemente dargestellt. FIG. 3 shows the top view of FIG. 2. The position of the support / determination elements 7 , for example grub screws, and the arrangement of the receiving elements 8 , for example threaded bushings, for the tensioning elements are shown primarily.

Zum Fräsen der Flanschflächen 9 und zur Herstellung der Flanschbohrungen 10 des Rohrkrümmers 5 mittels einer NC-Maschine ist wie nachstehend beschrieben zu verfahren:To mill the flange surfaces 9 and to produce the flange bores 10 of the pipe bend 5 using an NC machine, proceed as described below:

- Insert the pipe elbow 5 in the base and contour elements 2 ; 3 composite support body, which has three adjustable threaded pins 7 and three Ge threaded bushings 8 .
- Setting the processing position of the pipe bend 5 by adjusting the grub screws 7 .
- Filling the cavity between the elbow 5 and the support body 2 ; 3 with a hardenable material to form the support layer 4 .
- Fasten the clamping iron with screws in the threaded bushings 8 .
- Tensioning the elbow 5 .
- Align and secure the ge in the support body clamped pipe elbow on the work table one NC machine.
- Milling the flange surfaces 9 and producing the flange bores 10 .
- Replacing the machined pipe bend 5 with an unprocessed pipe bend 5 .

Da die Auflageschicht 4 nach dem Aushärten plastisch ist, können die Rohrkrümmer Toleranzabweichungen ha ben. Es ist somit eine flächenhafte Lagesicherung aller zu bearbeitenden Rohrkrümmer gegeben.Since the support layer 4 is plastic after curing, the elbows can tolerance deviations ha ben. There is thus an areal securing of all pipe elbows to be machined.

Claims

1. A method for positioning and holding a de-sensitive workpiece, preferably a thin-walled casting, forging or Blechformtei les, different shape and size for single and small batch machining, in which a workpiece is wholly or partially embedded in a thermally softenable composite, thereby characterized in that the workpiece is placed in a roughly approximated the workpiece contour support body, then the workpiece to achieve the desired position in a reference system by adjustable support elements, such as screws, is bullded and the cavity between the workpiece and the support body of one curable, a layer layer forming material is filled and finally the workpiece is fastened by clamping elements such as clamps.

2. The method according to claim 1, characterized ge indicates that the curable work slight deviations in workpiece dimensions solutions, in particular ± 5.5 per thousand based on the Main workpiece dimensions, compensated.

3. Device for performing the method according to claims 1 and 2, characterized in that the support body is a Herge made of a castable, reaction resin-bound material form ( 1 ).

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the support body from basic elements ( 2 ) and contour elements ( 3 ) is composed.

5. Device according to claim 4, characterized in that the basic elements ( 2 ) and the contour elements ( 3 ) are different in shape and size.

6. Device according to claims 3 to 5, characterized in that the shape ( 1 ) and the contour elements ( 3 ) have one or more holes for receiving support / Bestimmele elements ( 7 ).

7. Device according to claims 3 to 5, characterized in that the shape ( 1 ) and the basic elements ( 2 ) have one or more receiving elements ( 8 ) for workpiece clamps.

8. Device according to claims 3 to 5, characterized in that the support / determining elements ( 7 ) and the receiving elements ( 8 ) in the form ( 1 ), in the basic elements ( 2 ) and in the contour elements ( 3 ) determines the position are cast in.

9. Device according to claims 3 to 8, characterized in that the shape ( 1 ) or the basic elements ( 2 ) and the contour elements ( 3 ) carry the support layer ( 4 ).