CH666635A5 - Verfahren und vorrichtung zum formen von werkstuecken durch gesenkschmieden. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von Werkstücken durch Gesenkschmieden, bei dem bzw. bei der das vorgegebene Materialvolumen in Form eines Rohlings zumindest angenähert dem Volumen des herzustellenden Werkstückes und die Länge des Formbereiches der miteinander zusammenwirkenden Gesenkteile zumindest angenähert der Länge des Werkstük-kes entspricht, wobei der Rohling allseitig gleichzeitig oder in Diagonalrichtung partiell gleichzeitig und in Umfangsrichtung nacheinander gesenkgeschmiedet wird.

Bei den bekannten Gesenk-Schmiedemaschinen bzw. den Schnellhämmer-Formschmiedemaschinen, z.B. nach den US-PSen 32 46 502 und 39 45 237, bei denen der in vorgegebener Länge in die Gesenkteile eingeführte Rohling so verformt wird, dass das Werkstück beim Verlassen der Gesenkteile fertig geschmiedet ist, sind die Formbereiche der Gesenkteile so ausgebildet und angeordnet, dass sie — in Richtung ihrer Längsachse gesehen — jeweils der Form des herzustellenden Werkstückes, und zwar auch in der Reihenfolge der Teilformbereiche, entsprechen. Der Rohling wird von der einen Seite des Gesenkes zugeführt und das fertige Schmiedestück kann nach dieser Seite entnommen oder durch das Gesenk in Längsachse vollständig hindurchgeführt werden.

Bei dieser Arbeitsweise der Formschmiedemaschine erweist es sich als nachteilig, dass, um das Werkstück in ausreichender Weise halten und führen zu können, überschüssige Materialbereiche an den Werkstücken vorhanden sein müssen, damit diese mit einer Zange oder einem anderen geeigneten Werkzeug erfasst werden können. Das Werkstückende, das von der Zange erfasst wird, kann nicht geschmiedet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von Werkstücken durch Gesenkschmieden zu schaffen, bei dem bzw. bei der hinsichtlich des Materials praktisch verlustfrei gearbeitet und in qualitativer Weise über die Länge des Werkstückes eine gleichmässig verteilte hohe Homogenität erreicht werden kann. Bei dem Formvorgang der anfangs genannten Art zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass der Rohling auf einem vorbestimmten Teil seiner Länge in dem Gesenk geschmiedet und danach der ungeschmiedet gebliebene Teil des Rohlings auf der anderen Seite desselben Gesenks geschmiedet wird, und dass die Zuführung des Rohlings zu dem nachfolgenden Schmiedegang mittels des bereits geschmiedeten Teilstückes desselben erfolgt. Vorteilhaft wird das Schmieden des ungeschmiedet gebliebenen Teils des Rohlings während des Schmiedens des ersteren Teilstückes eines neu zugeführten Rohlings durchgeführt.

Bei einer solchen Handhabung werden die beiden Bereiche eines Werkstückes zeitlich aufeinanderfolgend in verschiedenen Arbeitstakten bei demselben Gesenk geschmiedet. Dies hat zur Folge, dass an dem Rohling ein Überschussmaterial zum Greifen und Halten desselben nicht mehr vorhanden zu sein braucht. Es kann abfallfrei geschmiedet werden. Ein unbearbeitetes Zangenende entfällt. Man erzielt eine Material- und Arbeitsersparnis. Darüber hinaus wird erreicht, dass die Werkstücke nach dem Schmieden eine gleichmässig verteilte gute Homogenität aufweisen und sich eine Gratfreiheit zuverlässig erzielen lässt.

Bei der Schmiedevorrichtung, bei der zumindest zwei paarweise gegeneinander bewegbare, der Gesamtlänge des zu fertigenden Werkstückes entsprechende Gesenkteile vorhanden sind, ist die Ausbildung so vorgesehen, dass die Gesenkteile — in Richtung ihrer Längsachse gesehen — Formbereichsteile aufweisen, die in bezug auf eine vorbestimmte Querebene innerhalb des gesamten Längenbereichs wechsel5

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seitig bei dem einen Bereichsteil des Gesenkes vor dieser Querebene der Form des Werkstückbereichs nach der Querebene und bei dem Gesenkbereichsteil nach der Querebene der Form des Bereiches des Werkstückes vor der Querebene entsprechen.

Dies bedeutet, dass die Formbereiche der Gesenkteile so ausgebildet sind, dass sie - gesehen in Material-Durchlaufrichtung - z. B. in dem vorderen Bereich ihrer Länge der Form des hinteren Werkstückbereiches und in dem hinteren Bereich ihrer Länge der Form des vorderen Werkstückbereiches gestaltet sind. Der auf einem Teilbereich bereits bevorzugt fertig geschmiedeter Rohling wird zum Einführen in dasselbe Gesenk auf der anderen Seite desselben an dem geschmiedeten Teil erfasst und so in das Gesenk eingeführt, worauf das geschmiedete Fertigteil abgeführt werden kann.

Es kann jede beliebige Querschnittsform des Werkstük-kes hergestellt werden, unabhängig davon, wie oft und in welchem Ausmass einzelne Querschnittsbereiche hinsichtlich der Form ihres Umfanges — rund oder vielkant mit unterschiedlicher Kantenzahl, symmetrisch oder unsymmetrisch zur Längsmittelachse — und/oder hinsichtlich ihrer Abmessungen wechseln. Das Werkstück kann eine Vielfalt von Querschnittsänderungen über seine Länge erhalten.

Die Aufteilung der Teillängen der Formbereiche an dem Gesenk bzw. dem Werkstück richtet sich nach der Gestaltung des Werkstückes im gesamten und stellt eine verfahrenstechnische Frage dar. Die zu bestimmende Querebene für die Aufteilung der Formbereiche in Längenrichtung wird nur in Sonderfällen mittig, in den meisten Fällen jedoch aus-sermittig liegen. Schmiedetechnisch gesehen wird man die Querebene bei dem Teil des grössten Durchmessers des Werkstückes bzw. dem Teil des kleinsten Durchmessers des Gesenkes anordnen.

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung können an jeder Stirnseite des Gesenkes längs zu diesem verschiebbare Führungsschlitten für das Werkstück vorgesehen sein. Der Schlitten zur Aufnahme des unbearbeiteten Rohlings erhält zweckmässig einen axialen Anschlag für diesen am Ende der Aufnahmebohrung. Der Schlitten zur Aufnahme des teilgeschmiedeten Rohlings ist vorteilhaft mit einem Anschlag am Anfang der Aufnahmebohrung ausgerüstet. Ein weiterer Transportschlitten mit einer Greifvorrichtung kann parallel zu den Führungsschlitten im Abstand von der Gesenkschmiedemaschine angeordnet sein. Dieser soll von der einen Seite des Gesenkes zu der anderen Seite desselben verschiebbar gelagert sein und kann auch in Querrichtung verfahrbar gestaltet sein. Vorteilhaft ist ein die Greifvorrichtung aufnahmender Haltearm quer zur Verschieberichtung des Transportschlittens verstellbar vorgesehen. Auf diese Weise lässt sich der Transport des teilweise geschmiedeten Werkstückes von der einen Stirnseite zu der anderen Stirnseite des Gesenkes einfach und zuverlässig ermöglichen, wobei die Bewegungen zweckmässig taktweise durchgeführt 1 werden.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schnellhämmer-Gesenkschmiedemaschine im Aufriss und im Schema.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II—II der Fig. 1.

Fig. 3 stellt die paarweise zusammenarbeitenden Gesenkteile in grösserem Massstab und im Schema dar.

Fig. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie IV—IV der Fig. 3 durch die Gesenke, schematisch.

Fig. 5 veranschaulicht im Schema eine Ausführungsform der Verfahrensweise für den zu schmiedenden Rohling gemäss der Erfindung.

Figuren 6 und 7 zeigen zwei Beispiele für die Ausbildung des Werkstückes zum Schmieden nach der Erfindung.

Die Schnellhämmer-Gesenkschmiedemaschine 1 der Fig. 1 und 2 weist ein stehendes Gehäuse 2 auf, in dessen Innerem vier Antriebsmotoren 3, z.B. Elektromotoren, an Halteböcken 4 vorgesehen sind. Die Antriebsmotoren 3 wirken auf ein gemeinsames Winkelgetriebe 5, das aus den Wellen 6, 7, 8, 9 und 10 sowie den Kegelrädersätzen 11,12, 13 und 14 besteht, wobei die Wellen mittels der Übertragungsorgane 15 mit den Antriebswellen der Elektromotoren 3 verbunden sind, so dass die Antriebe synchronisiert sind.

Die Antriebe wirken über die Wellen 6 bis 10 auf Exzenter 16, durch die Hämmer 17 angetrieben werden. Diese Hämmer 17 stehen ihrerseits über Verschiebekeile 18 mit den Gesenkhaltern 19 in Verbindung, an denen die Gesenkteile 20 angebracht sind. Je nach der Stellung der Exzenter 16 können alle Gesenkteile gleichzeitig oder die zwei diagonal gegenüberstehenden Gesenkteile zugleich und zu den beiden anderen diagonal liegenden Gesenkteilen in zeitlicher Nach-einanderfolge, also diagonal wechselseitig, betätigt werden.

Die Schiebekeile 18 können über eine Halterung 22 durch Hydraulikzylinder 23 betätigt werden, wodurch die Zustellung der Gesenkhalter 19 mit den Gesenken 20 in entsprechender Weise beeinflusst werden kann. Die Schiebekeile 18 haben zweckmässig einen Konusabschnitt, der eine Selbsthemmung gewährleistet, z.B. von 10%. Die Schiebekeile 18 haben vorteilhaft eine Länge, die zumindest der Länge des Gesenkteils 20 zuzüglich einem Mehrfachen der maximalen Einstechtiefe am Gesenk entspricht. Damit lässt sich eine zuverlässige Zustellung der Gesenkteile erreichen. Die Hämmer 17 sind zusammen mit den Werkzeughaltern 19, in denen sie gleiten, so gelagert, dass sie eine Schräglage entsprechend der Ausschwingung des Exzenters innerhalb des Gehäuses der Maschine einnehmen können. Die Formbereiche der Gesenkteile 20 sind zweckmässig in Umfangsrichtung jeweils so gross bemessen, dass sie sich mit den Formbereichen jeweils benachbarter Gesenkteile etwas überdecken.

Wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, können Werkstük-ke 27,28 hergestellt werden, die in eine Vielzahl unterschiedlicher Querschnittsbereiche unterteilt sind. Es handelt sich hierbei um teilweise rechteckige und teilweise runde Querschnitte und um solche Querschnitte, die zu der Längsachse 29 teils symmetrisch und teils unsymmetrisch sind.

Die in Fig. 4 dargestellten miteinander zusammenwirkenden Gesenkteile 20 unterteilen sich gedanklich in zwei unterschiedliche Formbereiche,-deren Grenze sich in der durch die strichpunktierte Linie 30 dargestellte Querebene befindet. Diese Querebene entspricht bei dem Beispiel der Fig. 6, dem die Gesenkteile der Fig. 4 entsprechen, den Querebenen 30 an den Enden des Werkstückes 27. Bei den gemäss der Fig. 4 zusammenwirkenden Gesenkteilen 20 ergeben sich in bezug auf die Querebene 30 die Formbereiche 33 und 34. Bei dem entsprechenden Werkstück der Fig. 6 entstehen in bezug auf die Querebene 30 die Werkstückbereiche 33a und 34a. Die miteinander zusammenwirkenden Gesenkteile 20 sind mit ihren Gravuren so ausgebildet, dass in bezug auf eine vorbestimmte Querebene 30 innerhalb des gesamten Längenbereichs wechselseitig der Bereichsteil 33 des Gesenkes 20 vor der Querebene 30 der Form des Werkstückbereiches 33a nach der Querebene 31 und der Gesenkbereichsteil 34 nach der Querebene 30 der Form des Bereiches 34a des Werkstük-kes 27 vor der Querebene 31 entsprechen. Die Formbereiche 33, 34 des Werkzeuges 20 sind gegenüber den Werkstückbereichen 33a, 34a in Längsachse wechselseitig zueinander verschoben. Die Lage der Querebene richtet sich nach der Gestalt des herzustellenden Werkstückes. Man wird zweckmässig vom grössten Durchmesser bzw. dem grössten Querschnitt des Werkstückes für die Teilung an dem Gesenk ausgehen, um in axialer Richtung reduzierend schmieden zu

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können. Fig. 8 veranschaulicht eine andere Ausführungsform 28 des Werkstückes.

Bei dem Bearbeitungsschema der Fig. 5 sind die Gesenkteile 20 zur Herstellung eines Werkstückes 39 mit verhältnismässig einfacher Formgebung gestaltet. Durch die Gedanklich vorgesehene Querebene 30 bei dem Gesenk ergeben sich die Formbereichteile 33 und 34 beim Gesenk, die am Werkstück 39 den Bereichen 33a und 34a zur Querebene 31 entsprechen.

An jeder Stirnseite des Gesenkes 20 sind längs zu diesem verschiebbare Führungsschlitten 45 und 46 für das zu bearbeitende Material vorgesehen. Diese Schlitten sind längs der Gleitbahnen 47 und 48 mittels eines z.B. Spindel-Antriebes 44 hin- und herverfahrbar, wie dies mittels der Doppelpfeile dargestellt ist. Der Schlitten 45 ist zur Aufnahme eines Rohlings 49 bestimmt, der durch einen Spannring 50 in eine entsprechende Bohrung 51 bis zu einem Anschlag 52 eingesteckt werden kann. Danach erfolgt die Steuerung der Bewegung des Schlittens 45 so, dass der Werkstückbereich 33a durch den Bereichsteil 33 der Gesenke 20 geschmiedet wird. Die Zuführung des Rohlings 49 kann mittels der Vorrichtung 54 erfolgen. Auf einem Bock 55 ist ein Arm 56 mit einer Greifvorrichtung 57 drehbar gelagert. In der abgeschwenkten Stellung wird der Rohling 49 erfasst, worauf der Arm 56 um 90 gemäss dem Pfeil 58 geschwenkt und der Arm bis zu dem Schlitten 45 vorbewegt wird, worauf durch Vortreiben des Schlittens 45 der Rohling 49 bis zum Anschlag 52 des Schlittens eingesteckt wird. Alsdann erfolgt eine weitere Vorbewegung des Schlittens 45 mit dem Rohling 49 zum Schmieden des Bereiches 33a des Werkstückes. Danach wird das teilweise geschmiedete Werkstück durch den Schlitten 45 wieder zurückgezogen.

Zum Umführen des teilweise geschmiedeten Werkstückes auf die andere Seite der Gesenke 20 dient ein weiterer Transportschlitten 60, auf dem ein Haltearm 61 mit einer Greifvorrichtung 62 quer zu der Führungsbahn 63 des Schlittens 60 verstellt werden kann. Mittels des Haltearms 61 mit der Greifvorrichtung 62 wird der unbearbeitete Teil des teilweise bearbeiteten Rohlings erfasst, worauf der Schlitten 45 zurückgezogen wird, so dass der Rohling frei wird. Alsdann wird der Transportschlitten 60 auf der Führungsbahn 63 mit zurückgezogenem Haltearm 61 auf die andere Seite der Schmiedemaschine 1 verfahren, und zwar bis zu einer Stellung, in der das teilweise bearbeitete Werkstück nach Vorbewegung des Haltearms 61 vor der Spannmuffe 64 zu liegen kommt. Der Schlitten 46 wird nunmehr vorgefahren, so dass das Werkstück gegen den in der Spannmuffe 64 vorgesehenen Anschlag 53 eingesteckt ist. Danach wird der Führungsschlitten 46 in Richtung zu dem Gesenk 20 mittels des Antriebes vorgetrieben, worauf die Fertigstellung des Werkstückes in dem Werkstückbereich 34a durch die Schmiedemaschine mittels des Gesenkbereiches 34 durchgeführt wird.

Mittels einer weiteren Vorrichtung 66, deren Arm 67 mit der Greifvorrichtung 68 bis vor den zurückgefahrenen Schlitten mit dem fertig bearbeiteten Werkstück vorgetrieben werden kann, wird das Werkstück an dem Teil des grössten Durchmessers mittels der Greifvorrichtung 68 erfasst. Der Schlitten 46 wird weiter zurückgezogen, so dass das Werkstück von seiner Halterung und dem Schlitten freikommt. Alsdann wird der Arm 67 zurückgezogen, worauf die Greifvorrichtung 68 geöffnet und das Werkstück von Hand oder mittels einer Automatik entnommen werden kann. Das Schmieden des ungeschmiedet gebliebenen Teils des Rohlings wird vorteilhaft während des Schmiedens des ersteren Teilstückes eines neu zugeführten Rohlings auf der anderen Seite desselben Gesenkes 20 durchgeführt.

Die Gesenkschmiedemaschine ist vorteilhaft eine Schnellhämmermaschine. In dem Verlauf des Schmiedevorganges werden die Schiebekeile 18 entsprechend der eintretenden Form- bzw. Volumenveränderung an den Gesenkteilen jeweils so nachgestellt, dass sich der Abstand der sich gegenüberstehenden Gesenkteile zu der Längsmittelachse in dem gewünschten Mass verringert. Während eines Schmiedevorganges bleibt der eigentliche Arbeitshub unverändert. Die durch die Keile bewirkte Hublagen-Änderung ermöglicht Hinterschnitte am Werkstück. Die Rohlinge werden vor dem Einführen in die Maschine auf die erforderliche Schmiedetemperatur gebracht, z.B. durch induktive Erhitzung.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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1. Verfahren zum Formen von Werkstücken durch Gesenk-Schmieden, bei dem das vorgegebene Materialvolumen in Form eines Rohlings zumindest angenähert dem Volumen des herzustellenden Werkstückes und die Länge des Formbereiches der miteinander zusammenwirkenden Gesenkteile zumindest angenähert der Länge des Werkstückes entspricht, wobei der Rohling allseitig gleichzeitig oder in Diagonalrichtung partiell gleichzeitig und in Umfangsrichtung nacheinander gesenkgeschmiedet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling auf einem vorbestimmten Teil seiner Länge in dem Gesenk geschmiedet und danach der unge-schmiedet gebliebene Teil des Rohlings auf der anderen Seite desselben Gesenks geschmiedet wird, und dass die Zuführung des Rohlings zu dem nachfolgenden Schmiedegang mittels des bereits geschmiedeten Teilstückes desselben erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmieden des ungeschmiedet gebliebenen Teils des Rohlings während des Schmiedens des ersteren Teilstückes eines neu zugeführten Rohlings durchgeführt wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung zum Formen von Werkstücken durch Gesenk-Schmieden, bei dem das vorgegebene Materialvolumen in Form eines Rohlings zumindest angenähert dem Volumen des herzustellenden Werkstückes und die Länge des Formbereiches der miteinander zusammenwirkenden Gesenkteile zumindest angenähert der Länge des Werkstückes entspricht, wobei die Gesenkschmiedemaschine zumindest zwei paarweise gegeneinander bewegbare, der Gesamtlänge des zu fertigenden Werkstückes entsprechende Gesenkteile aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesenkteile (20) — in Richtung ihrer Längsachse gesehen — Formbereichsteile (33, 34) aufweisen, die in bezug auf eine vorbestimmte Querebene (30, 31) innerhalb des gesamten Längenbereichs des Gesenks (20) bzw. des Werkstückes (27, 39) wechselseitig bei dem einen Bereichsteil (33) des Gesenkes (20) vor dieser Querebene der Form des Werkstückbereiches (33a) nach der Querebene (31) und bei dem Gesenkbereichsteil (34) nach der Querebene (30) der Form des Bereiches (34a) des Werkstückes (27, 39) vor der Querebene (31) entsprechen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querebene (31) bei dem Abschnitt des grössten Durchmessers oder Querschnittes des Werkstückes (27, 39) bzw. dem Abschnitt des kleinsten Durchmessers bzw. Querschnittes des Gesenkes (20) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Stirnseite des Gesenkes (20) längs zu diesem verschiebbare Führungsschlitten (45,46) für das Werkstück vorgesehen sind, und dass der Schlitten (45) zur Aufnahme des Rohlings (49) einen axialen Anschlag (52) für diesen am Ende der Aufnahmebohrung (51) aufweist und der Schlitten (46) zur Aufnahme des teilgeschmiedeten Rohlings einen Anschlag (53) am Anfang der Aufnahmebohrung besitzt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Führungsschlitten (45, 46) im Abstand von der Gesenkschmiedemaschine (1) ein weiterer Transportschlitten (60) mit Greifvorrichtung (62) angeordnet ist, der von der einen Seite des Gesenkes (20) zur anderen Seite desselben verschiebbar gelagert ist und dessen die Greifvorrichtung (62) aufnehmender Haltearm (61) quer zur Verschieberichtung des Transportschlittens (60) verstellbar vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formbereiche der Gesenkteile (20) in Umfangsrichtung sich jeweils mit den Formbereichen benachbarter Gesenkteile etwas überdecken.