DE4300627C2 - Process for clamping a casting or forging - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spannen eines Guß- oder Schmiedestückes mit komplizierter räumlicher Kontur, beispielsweise eines Auspuffkrümmers, zur mechanischen Bearbeitung.The invention relates to a method for tensioning a Cast or forged piece with complicated spatial Contour, for example an exhaust manifold, for mechanical Editing.
Die mechanische Bearbeitung von Guß- und Schmiedestücken, wie z. B. das Fräsen und Bohren mit NC-Maschinen, ist trotz Verwendung von Universalspannmitteln, Baukasten- und Spezialvorrichtungen kompliziert und aufwendig. Derzeitig sind auch keine technischen Lösungen bekannt, die ein einfaches und kostengünstiges Spannen dieser Werkstücke für die Einzelfertigung ermöglichen. Bekannt ist lediglich durch die GB-PS 21 86 510 A eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen eines Werkstückes mit einem zwischen der Vorrichtung und dem Werkstück liegenden Harz. Die Vorrichtung hat ein Teil mit kurvenförmiger Oberfläche zur Aufnahme der Werkstückoberfläche und eine das Werkstück sowie das kurvenförmige Oberflächenteil verbindende Harzschicht. Durch die Verwendung eines Trennmittels soll das Werkstück einfach zu lösen sein. Kennzeichnend für die Vorrichtung ist ebenfalls, daß mehrere Stützbolzen in Bohrungen des Oberflächenteils ragen, die Stützbolzen mit ihrem Gewinde im Harz liegen, wobei nach der Aushärtung des Harzes ein Gewinde abgeformt ist und damit die Harzplatte und das Werkstück relativ bestimmt sind. Nachteilig ist, daß zum Bestimmen des Werkstücks eine Vielzahl von Stützbolzen notwendig sind. Die Vorrichtung ist vorrangig für plattenartige Werkstücke mit einfachem Kurvenprofil anwendbar. Weiterhin ist durch DE 36 34 268 A1 eine Werkstückspanneinrichtung zum lagegenauen Einspannen von Werkstücken, insbesondere von Turbinenschaufeln, bekannt. Diese besteht aus Haltern, dessen Fußteile in einen Block eingegossen sind, und die Kopfteile die Aufnahmemittel für die Werkstücke haben, welche diese klammerartig erfassen. Es ist auch vorgesehen, daß die Aufnahmemittel für das Werkstück einerseits aus zwei ortsfesten Haltetaschen und auf der gegenüberliegenden Seite aus einer mittels einer Spannschraube verspannbaren Spannpratzen bestehen. Zur Lagesicherung der Werkstücke soll es möglich sein, bewegliche Teile der Halter, wie Spannhebel, im Block einzugießen. Der Block ist mit definierten Auflage-, Ausricht- und Spannflächen versehen. Die Erfindung soll gut für das Spannen von schlanken, verhältnismäßig dünnwandigen Werkstücken anwendbar sein. Die Nachteile der Werkstückspanneinrichtung bestehen darin, daß das Bestimmen und Spannen des Werkstücks im Halter, dann ein nochmaliges Bestimmen und Spannen im Block und zuletzt das Bestimmen und Spannen des Blocks für die Bearbeitungsmaschine notwendig ist. Hierzu kommt, daß die in der DE 36 34 268 A1 dargestellte Vorrichtung aufwendig in ihrer Herstellung ist, kompliziert aufgebaut ist und sich nicht für die mechanische Bearbeitung von Guß- oder Schmiedestücken mit komplizierter räumlicher Kontur wirtschaftlich einsetzen läßt. Durch die DE-OS 30 49 359 ist ein Spannverfahren für Werkstücke bekannt, bei dem das Werkstück ganz oder teilweise in einem thermisch erweichbaren speziellen Verbundwerkstoff eingebettet wird, der nach seiner Abkühlung auf Umgebungstemperaturen fest ist und somit die beim Bearbeiten des Werkstücks auftretenden Kräfte übertragen kann und anderseits beim Erstarrungsvorgang das Werkstück nicht oder nur unwesentlich verformt. Der Temperaturausdehnungskoeffizient des Verbundwerkstoffes soll durch die Auswahl seiner Komponenten dem des jeweiligen Werkstücks anpaßbar sein. Erreicht wird dies beispielsweise durch die Verwendung eines Metalles, einer ferromagnetischen Komponente, eines niedrigschmelzenden Metalles und eines Wachses. Da der Verbundwerkstoff elektrisch leitfähig ist, kann er induktiv erwärmt werden. Das Spannen des Werkstücks erfolgt in der Weise, in dem das Werkstück oder Teile des Werkstücks in eine oder mehrere Mulden einer Palette gelegt werden, wobei der jeweilige Verbundwerkstoff schon in der Mulde ist. Nach dem Abkühlen des Verbundwerkstoffes auf Umgebungstemperaturen soll das Werkstück gespannt sein. Das Spannen von Werkstücken mit komplizierten räumlichen Konturen ist schwierig, da zusätzliche Hilfsmittel zur Lagesicherung des Werkstücks notwendig sind, um somit eine mechanische Bearbeitung an bestimmten Stellen des Werkstücks zu ermöglichen. Die Nachteile des Spannverfahrens sind weiterhin in der Verwendung eines speziellen, gesondert herzustellenden Verbundwerkstoffes und in seiner induktiven Erwärmung zu sehen.The mechanical processing of castings and forgings, such as B. milling and drilling with NC machines, is despite the use of universal clamping devices, modular and special devices complicated and expensive. There are currently no technical solutions known, the simple and inexpensive clamping enable these workpieces for one-off production. Only one device is known from GB-PS 21 86 510 A. and a method for determining a workpiece with one between the device and the Workpiece lying resin. The device has one part with a curved surface to hold the workpiece surface and one the workpiece and the curved one Resin layer connecting surface part. By using a release agent the workpiece be easy to solve. Characteristic of the Device is also that several support bolts in Bores of the surface part protrude, the support bolts with their thread in the resin, after curing a thread is molded from the resin and thus the resin plate and the workpiece are relatively determined. The disadvantage is that to determine the workpiece Many support bolts are necessary. The device is primarily used for plate-like workpieces simple curve profile applicable. Furthermore is by DE 36 34 268 A1 a workpiece clamping device for precise clamping of workpieces, in particular of turbine blades, known. This consists of Holder, the foot parts of which are cast in a block are, and the headboards the receiving means for Have workpieces that grip them like clamps. It is also provided that the receiving means for the Workpiece on the one hand from two stationary holding pockets and on the opposite side from a medium a clamping screw clampable clamping claws exist. To secure the position of the workpieces, it should be possible moving parts of the holder, such as clamping levers, in the block pour in. The block is with defined edition, Alignment and clamping surfaces provided. The invention is intended good for clamping slim, proportionate thin-walled workpieces can be used. The disadvantages the workpiece clamping device consist in that Determine and clamp the workpiece in the holder, then a new determination and tensioning in the block and last determining and clamping the block for the processing machine necessary is. In addition, the device shown in DE 36 34 268 A1 expensive is complicated to manufacture and not for the mechanical processing of cast or forgings with complex spatial contours can be used economically. Through DE-OS 30 49 359 a clamping method for workpieces is known in which the workpiece in whole or in part in a thermal softenable special composite material embedded after cooling to ambient temperatures is fixed and thus when machining the workpiece occurring forces and on the other hand the workpiece does not or during the solidification process only slightly deformed. The coefficient of thermal expansion of the composite material is supposed to be through the selection of its components to that of the respective workpiece be customizable. This is achieved, for example, by the use of a metal, a ferromagnetic Component, a low melting metal and of a wax. Because the composite is electrically conductive it can be heated inductively. The tension of the workpiece is done in the manner in which the workpiece or parts of the workpiece into one or more Troughs of a pallet are placed, the respective Composite material is already in the trough. After this Cooling of the composite material to ambient temperatures the workpiece should be clamped. The tensioning of Workpieces with complex spatial contours difficult, because additional tools to secure the position of the workpiece are necessary to achieve a mechanical Machining at certain points on the workpiece to enable. The disadvantages of the tensioning process are continue to use a special, separately to produce composite and in its inductive To see warming.
Die DE-OS 41 37 981 offenbart ein System zum Aufbau von Vorrichtungen, bei dem das zu spannende Werkstück durch Lagefixier- und Spannelemente auf geometrisch beliebig gestaltbaren Grund- und Stützkörpern gehalten wird. Die Grund- und Stützkörper bestehen aus abformbaren, gieß- oder schüttbaren kunstharzgebundenen silikatischen Werkstoffen, die entsprechend dem zu fixierenden und zu spannenden Werkstück aneinandergesetzt und an den Verbindungsfugen unlösbar verklebt sind. Die zum Positionieren und Spannen des Werkstücks erforderlichen Elemente sind in einer definierten Lage als metallische Einlegeteile in die Guß- oder Schüttmasse der Grund- und Stützkörper einbettbar. Dieses Vorrichtungsbaukastensystem soll so eine extrem schnelle Bereitstellung von Vorrichtungen für unterschiedlichste Bearbeitungsaufgaben bei Gewährleistung hoher Werkstückgenauigkeiten sichern. Nachteilig sind die hohen Bereitstellungskosten für die Grund- und Stützkörper, die zur Realisierung der jeweiligen werkstück- und aufspannlagenspezifischen Anforderungen in großen Stückzahlen bevorratet werden müssen.DE-OS 41 37 981 discloses a System for the construction of devices, in which the exciting workpiece thanks to position fixing and clamping elements on geometrically arbitrary basic and Support bodies is held. The basic and supporting body consist of moldable, pourable or pourable synthetic resin-bound silicate materials, accordingly the workpiece to be fixed and clamped put together and insoluble at the connecting joints are glued. The ones for positioning and tensioning of the workpiece are in one defined position as metallic inserts in the Casting or pouring mass of the base and support bodies can be embedded. This modular device system is said to extremely fast provision of devices for a wide variety of machining tasks under warranty ensure high workpiece accuracy. Disadvantageous are the high deployment costs for the basic and support body, which are used to realize the respective workpiece and clamping position specific requirements need to be stored in large quantities.
Letztendlich ist in der DE-PS 16 02 466 eine Haltevorrichtung für ein honigwabenartiges Gebilde, das in einem Eisblock eingefroren und stabilisiert ist, dargestellt. Damit gleichzeitig zwei einandergegenüberliegende Flächen des honigwabenartigen Gebildes bearbeitet werden können, sind in dem Eisblock Druckklötze zum Festklemmen des Gebildes während dessen Bearbeitung eingefroren. Die Nachteile der in der DE-PS 16 02 466 dargestellten Haltevorrichtung bestehen darin, daß diese durch die Verwendung einer Kühlplatte und eines Kühlmittels aufwendig ist, sowie die Druckklötze werkstückbezogen und ebenfalls aufwendig zu positionieren sind. Die Vorrichtung ist nicht zur mechanischen Bearbeitung eines Guß- oder Schmiedestückes mit komplizierter räumlicher Kontur geeignet.Ultimately, in DE-PS 16 02 466 is a holding device for a honeycomb-like structure that in one Block of ice is frozen and stabilized. This means that there are two opposite surfaces at the same time of the honeycomb structure pressure blocks in the ice block for clamping frozen of the structure during its processing. The disadvantages of those shown in DE-PS 16 02 466 Holding device are that this through the use of a cooling plate and one Coolant is expensive, and the pressure blocks related to the workpiece and also difficult to position are. The device is not for mechanical processing a cast or forged piece with complicated spatial contour suitable.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung in der Entwicklung eines Verfahrens zum Spannen eines Guß- oder Schmiedestückes mit komplizierter räumlicher Kontur zur mechanischen Bearbeitung, mit dem das Werkstück einfach und mit geringem Aufwand in der für die Bearbeitung notwendigen Lage bestimmt und sicher gehalten werden kann.Therefore, the object of the invention is to develop a method for clamping a casting or Forgings with a complicated spatial contour for mechanical processing that makes the workpiece easy and with little effort in editing necessary location determined and kept safe can.
Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.According to the invention with the features of Claim 1 reached.
Vorteilhaft ist es auch als Formstoff ein gießbares, Reaktionsharzgebundenen Material zu verwenden.It is also advantageous as a molding material a castable, reaction resin bonded material to use.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Werkstücke mit komplizierten räumlichen Konturen mit geringem Aufwand mechanisch bearbeitet werden, da das Spannverfahren ein einfaches Spannen derartiger Werkstücke ermöglicht und der verwendete Formstoff billig ist. Das gespannte und zu bearbeitende Werkstück hat durch die partielle Formstoffumhüllung eine gute Lagesicherung. Dadurch sind auch gute Zerspannungsbedingungen gegeben. Das erfindungsgemäße Spannverfahren ist wirtschaftlich im Musterbau und bei der Einzelfertigung von Werkstücken anwendbar.With the method according to the invention can workpieces with complicated spatial contours can be machined with little effort, because the tensioning method a simple tensioning of such Workpieces and the molding material used is cheap. The tense and to be processed Workpiece has through the partial molding material a good position securing. This also means given good cutting conditions. The invention Clamping process is economical in prototyping and applicable for the individual production of workpieces.
Weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten werden bei der Realisierung von Fügeprozessen und Montagearbeiten gegeben.Other advantageous applications are at the implementation of joining processes and assembly work given.
Die Erfindung soll am Beispiel des Spannens eines Auspuffkrümmers mit fünf zu bearbeitenden Flanschen näher erläutert werden.The invention is based on the example of tensioning an exhaust manifold with five flanges to be machined closer are explained.
Die Figuren zeigen:The figures show:
Fig. 1 Abdruck eines Auspuffkrümmers, Fig. 1 impression of an exhaust manifold,
Fig. 2 verfahrensgemäß gespannter Auspuffkrümmer. Fig. 2 according to the method tensioned exhaust manifold.
Hierzu ist es notwendig, daß eine der Größe des Auspuffkrümmers entsprechende Form mit einem reaktionsharzgebundenen Material, gefüllt wird. Danach kann der Auspuffkrümmer lagebestimmt in den Formstoff eingedrückt werden. Dies bedeutet, daß die Flanschflächen etwa vertikal (± 1 Grad) ausgerichtet sind. Gleichzeitig werden drei Gewindestifte für Spanneisen an den Stellen in den Formstoff eingedrückt, die zur Aufnahme der Spannkräfte vorgesehen sind. Der Formstoff härtet in kurzer Zeit aus, so daß die Spanneisen montiert werden können. Anschließend wird das Werkstück gespannt. Nach dem Ausrichten und Spannen der Form auf dem Arbeitstisch einer NC-Maschine werden die Flansche des Auspuffkrümmers plangefräst, die Bohrungen für die Befestigungsschrauben hergestellt und die Spanneisen gelöst. Der bearbeitete Auspuffkrümmer kann dann der Form entnommen werden.For this it is necessary that one of the size of the exhaust manifold appropriate form with a reaction resin bond Material being filled. Then the exhaust manifold can be positioned in the molding material be pushed in. This means that the Flange surfaces aligned approximately vertically (± 1 degree) are. At the same time, three setscrews for clamps pressed into the mold at the points that are provided to absorb the clamping forces. The molding material hardens in a short time, so that the clamping iron can be assembled. Then the workpiece curious; excited. After aligning and clamping the mold on The flanges become the work table of an NC machine of the exhaust manifold face milled, the holes for the fastening screws are made and the clamping iron solved. The processed exhaust manifold can then be taken from the form.
Claims (2)
- - Gießen eines aushärtbaren Formstoffes in eine Form,
- - lagebestimmtes Eindrücken des zu bearbeitenden Werkstücks in den Formstoff,
- - Eindrücken von einem oder mehreren Aufnahmeelementen in den Formstoff,
- - Aushärten des Formstoffes,
- - Aufsetzen von Werkstückspannern auf die Aufnahmeelemente und Spannen des Werkstückes,
- - mechanisches Bearbeiten des in der vorbestimmten Lage gehaltenen Werkstückes,
- - Lösen der Werkstückspanner und
- - Entnahme des Werkstückes aus der Form.
- - pouring a curable molding material into a mold,
- - positionally determined pressing of the workpiece to be machined into the molding material,
- Pressing one or more receiving elements into the molding material,
- - curing of the molding material,
- - placing workpiece clamps on the receiving elements and clamping the workpiece,
- mechanical processing of the workpiece held in the predetermined position,
- - Loosen the workpiece clamps and
- - Removal of the workpiece from the mold.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8122 | Nonbinding interest in granting licenses declared | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |