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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Druckverformung von Metallen und genauer auf das Stauchwerk einer Rotations-Schmiedemaschine.
Rotations-Schmiedemaschinen werden weitgehend in Hüttenwerken sowie in Betrieben des Maschinenbaues, Gerätebaues und anderer Industriezweige verwendet, wo auf ihnen Eisen- und Buntmetalle kalt- und warmgeschmiedet werden.
Durch Rotationsschmieden werden vollwandige und hohle Rohlinge bearbeitet sowie Erzeugnisse mit profilierter Aussen- und Innenfläche wie beispielsweise Stangen, Rohre mit einem Querschnitt, dessen
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Rohre, Fahrradspeichen, Nadeln für medizinische Zwecke, Maschinennadeln und vieles anderes hergestellt.
Am erfolgreichsten kann die Erfindung zum Bearbeiten von Rohlingen aus schwerverformbaren Stählen und Legierungen, wie beispielsweise Wolfram, Molybdän, Titan u. a. verwendet werden.
Es sind Stauchwerke von Rotations-Schmiedemaschinen bekannt, in deren Gehäuse längs einer Kreislinie eine Reihe von Rollen und innerhalb derselben eine Spindel angeordnet ist, welche mindestens eine
Längsaussparung hat, in der Matrizen und Schlagstempel untergebracht sind, welche während der Arbeit des
Werkes mit den Rollen zusammenwirken, die den Druck auf die Gehäusewände übertragen.
Beim Umlauf der Spindel werden die Schlagstempel und Matrizen durch die Trägheitskräfte in radialen
Richtungen um eine gewisse Strecke in bezug auf ihre Ausgangsstellung auseinandergeschoben. Die Matrizen werden bei der Wechselwirkung der Schlagstempel mit den Rollen in die Ausgangsstellung zurückgeführt, was zur
Folge hat, dass der Rohling im Fassoneinschnitt der Matrize gestaucht wird.
Dieser aus Hin- und Herverschiebungen der Schlagstempel und Matrizen bestehende Prozess verläuft bei den bekannten Rotations-Schmiedemaschinen mit hoher Frequenz. Es werden in 1 min mehrere tausend Stauchungen durchgeführt.
Bei den bekannten Stauchwerken verrutschen während des Zusammenwirkens von Schlagstempeln und
Rollen etwas die Rollen in bezug auf ihre Lage im Augenblick, in dem die Berührung mit den Schlagstempeln stattfindet, und wälzen sich auf der Gehäuseinnenfläche in Drehrichtung der Spindel mit einer Geschwindigkeit, welche geringer als die Drehgeschwindigkeit der Spindel ist, ab, d. h. beim Betrieb des Stauchwerkes "holen" die
Schlagstempel die ganze Zeit die fortlaufenden Rollen "ein". Eine solche Erscheinung bei den bekannten
Maschinen hat zur Folge, dass die tatsächliche Anzahl der Rohlingsstauchungen kleiner als die theoretisch mögliche ist.
Es ist das Ziel der Erfindung, den erwähnten Nachteil zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Stauchwerk einer Rotations-Schmiedemaschine zu schaffen, welches während einer Spindelumdrehung eine grössere Anzahl von Stauchungen als die bekannten
Werke bei im übrigen gleichen Bedingungen ausführt, was zum Erhöhen der Leistung der
Rotations-Schmiedemaschine beiträgt.
Gleichzeitig wird vorgesehen, dass die konzentrierten Spannungen an den Berührungsstellen im Gehäuse des
Werkes im Augenblick, in dem der Rohling gestaucht wird, geringer werden, um die Zuverlässigkeit des ganzen Werkes zu erhöhen und seine Lebensdauer zu verlängern sowie auch um die Schwingungsamplitude seines
Gehäuses und dementsprechend den Lärm während der Arbeit des Werkes zu vermindern.
Diese Aufgabe wird durch das Stauchwerk einer Rotations-Schmiedemaschine gelöst, in dessen Gehäuse längs einer Kreislinie eine Reihe von Rollen und innerhalb derselben eine Spindel angeordnet ist, welche mindestens eine Längsaussparung hat, in der Matrizen und Schlagstempel untergebracht sind, welche während der Arbeit des Werkes mit den Rollen zusammenwirken, bei dem erfindungsgemäss zwischen dem Gehäuse und der Rollenreihe konzentrisch mit der letzteren eine weitere Reihe von Tragrollen vorgesehen ist.
Eine solche Lösung ermöglicht es, die Anzahl der Rohlingsstauchungen in den Matrizen zu erhöhen, indem die Anzahl der Wechselwirkungen zwischen den Schlagstempeln und den Rollen während einer Spindelumdrehung vergrössert wird, da durch das Anordnen von Tragrollen es möglich wird, die Verschiebungsrichtung der Rollen der Innenreihe zu ändern. Jetzt werden sie in der der Spindeldrehung entgegengesetzten Richtung, d. h. den Schlagstempeln entgegen, verschoben.
Dies wird durch die unten angeführten Nachweise bestätigt.
Die Anzahl der Stauchungen der Rotations-Schmiedemaschine wird an Hand der bekannten nachstehenden Formel bestimmt : N-f. Nt = f. n. Z, wobei N-tatsachliche Anzahl der Stauchungen in 1 min, Nt - theoretische Anzahl der Stauchungen in 1 min, n-Anzahl der Spindelumdrehungen in 1 min,
Z-Anzahl der Rollen. f-Gleitungskoeffizient der Rollen, welcher bei den bekannten Maschinen mit rotierender Spindel zwischen 0, 4 und 0, 5 liegt.
Wie aus der Formel ersichtlich ist, kann die tatsächliche Anzahl der Stauchungen durch Ändern einer der Faktoren der Formel, u. zw. durch Ändern der Spindeldrehzahl, der Rollenanzahl oder des
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Gleitungskoeffizienten, erhöht werden. Hiebei müssen die Rollenanzahl und die Spindeldrehzahl mindestens auf das Doppelte erhöht werden, was nicht immer wirtschaftlich, technisch möglich und zweckmässig ist.
Am zuverlässigsten und vorteilhaftesten ist es, den Gleitungskoeffizient"f"durch Vermindern der relativen
Abwälzgeschwindigkeit der Rollen im Gehäuse des Werkes zu erhöhen, was auch durch die Erfindung erfolgt.
Zweckmässigerweise werden die Rollen in jeder Reihe so angeordnet, dass jeweils eine Rolle der Innenreihe an zwei Tragrollen der Aussenreihe anliegt.
Auf diese Weise wird die Belastung auf eine grössere Fläche des Gehäuses als bei den Werken mit einer
Rollenreihe übertragen, wodurch letzten Endes die Lebensdauer des Werkes verlängert wird.
Gemäss einer der möglichen Bauformen der Erfindung befinden sich die Rollen der beiden Reihen in einem
Käfig, welcher radiale Vertiefungen besitzt, wobei in jeder Vertiefung zwei Tragrollen und eine Rolle der
Innenreihe untergebracht sind.
Durch eine solche Lösung wird es verhindert, dass die Rollen der Innenreihe sich zwischen den Tragrollen, insbesondere beim Vergrössern des Stauchungsgrades und der Stauchkräfte beim Bearbeiten von Rohlingen z. B. aus schwerverformbaren Metallen und Legierungen, festklemmen.
Gemäss einer andern Bauform der Erfindung wird zwischen der Aussen- und Innenreihe der Rollen ein beweglicher, mit ihnen zusammenwirkender Ring vorgesehen.
Nachstehend wird die Erfindung durch Beschreiben von drei Ausführungsformen derselben unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert ; es zeigt Fig. l in schematischer Darstellung das erfindungsgemässe Stauchwerk (mit abgenommenem Deckel), Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 11-11 der Fig. l, Fig. 3 die zweite Bauform des
Stauchwerkes (mit abgenommenem Deckel) und Fig. 4 die dritte Bauform des Stauchwerkes (mit abgenommenem
Deckel).
Das Stauchwerk ist die Hauptgruppe der Rotations-Schmiedemaschine, welche zum Druckverformen von Metallen verwendet wird.
Das Stauchwerk enthält ein feststehendes Gehäuse --1-- (Fig.1), welches in Form eines stufenförmigen Hohlzylinders ausgeführt ist, in den längs seiner Achse eine Spindel --2-- eingesetzt ist, wobei sich zwischen dieser und dem Gehäuse --1-- der Käfig --3-- mit zwei konzentrischen Reihen aus den Rollen-4 und
5--befindet.
Der Käfig --3-- ist so im Gehäuse --1-- eingebaut, dass er sich in Kreisrichtung in bezug auf letzteres verschieben kann.
Die Spindel --2-- ist eine zylindrische Stufenwelle, welche im Gehäuse --1-- in Lagern --6 und 7-- (Fig. 2) liegt und den axialen Durchgangskanal--8--besitzt, durch den der zu bearbeitende Rohling "A" geschoben wird.
Im Kopf--9--der Spindel--2--ist eine axiale durchgehende Längsaussparung vorgesehen, in der zwei Schlagstempel --10-- und zwischen ihnen zwei Matrizen--11--eingesetzt sind. An den Berührungsflächen der Matrizen --1-- sind Fassonrinnen ausgeführt, welche symmetrisch zur Achse der Spindel--2--liegen und den Fassoneinschnitt--12--bilden, in denen der Rohling "A" gestaucht wird.
Der Käfig --3-- besitzt radiale Vertiefungen--13--, wobei in jeder Vertiefung eine zur Innenreihe gehörige Rolle-4--, welche mit den Schlagstempeln --10-- in Berührung gelangt, und zwei Tragrollen --5-- mit kleinerem Durchmesser, welche gleichzeitig die Rollen--4--der Innenreihe und die Innenfläche des Gehäuses --1-- des Werkes berühren, eingesetzt sind.
Auf diese Weise wird die durch die Rollen --4-- der Innenreihe erzeugte Kraft auf eine grössere Fläche des Gehäuses --1-- übertragen, wodurch die konzentrierten Spannungen an den Berührungsstellen im Gehäuse --1-- sowie die Schwingungsamplitude des Gehäuses vermindert werden.
Auf der Stirnseite ist das Gehäuse --1-- durch einen Deckel --14-- geschlossen, welcher eine axiale Durchgangsöffnung zum Einschieben des Rohlings in den Fassoneinschnitt-12-der Matrizen-11-hat.
Am Schaft der Spindel --2-- ist die Scheibe --15-- des Antriebes der Spindel --2-- befestigt.
Das Stauchwerk arbeitet folgendermassen.
In der Ausgangsstellung des Werkes sind die Matrizen --1-- geschlossen, während die Schlagstempel --10-- an ihnen anliegen, wobei die profilierten Köpfe der Schlagstempel --10-- über die Oberfläche der Spindel--2--herausragen und die Rolle--4--der Innenreihe berühren.
Beim Umlaufen der Spindel --2-- werden die Schlagstempel--l0-- und die Matrizen --11-- durch die Trägheitskräfte und die beim Stauchen des Rohlings" A" (welcher in den Fassoneinschnitt-12-- zwischen den Matrizen eingeführt wird) auftretenden Kräfte in radialen Richtungen um eine gewisse, von der Konstruktion abhängige Strecke von der Spindel--2--fortgeschoben. In allen Zeichnungen ist die Verschiebung der Elemente des Werkes durch Pfeile angedeutet.
Wenn die Schlagstempel --10-- auf die Rollen--4--der Innenreihe auflaufen, schieben letztere die Schlagstempel --10-- in die Aussparung der Spindel--2--, wobei die Schlagstempel wieder auf die
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zusammenwirken, entstehen an den Berührungsflächen der Rollen --4-- Reibungskräfte, die ein Drehmoment erzeugen, welches die Rollen--4--um ihre Achsen in den Vertiefungen des Käfigs --3-- in der Richtung
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Eine derartige Gegenbewegung der Schlagstempel --10-- und der Rollen--4--der Innenreihe erhöht die Anzahl ihrer Wechselwirkungen und dementsprechend die Anzahl der Stauchungen des Rohlings "A" während einer Umdrehung der Spindel--2--.
In Fig. 3 ist die zweite Bauform des erfindungsgemässen Stauchwerkes dargestellt, bei der jede Rolle --16-- der Innenseite an zwei Tragrollen --17-- anliegt, während jede Tragrolle--17--mit zwei Rollen --16-- der Innenreihe zusammenwirkt.
Diese Bauform des Stauchwerkes arbeitet analog wie die oben beschriebene erste Bauform.
Fig. 4 enthalt die dritte Bauform des erfmdungsgemässen Stauchwerkes, bei dem zwischen den Rollen --18-- der Innenreihe und den Tragrollen--19--ein beweglicher Ring--20--angeordnet ist. Das Arbeitsprinzip dieser Bauform ist dasselbe wie bei den oben beschriebenen Bauformen.
Das erfindungsgemässe Stauchwerk erhöht die Leistung der Rotations-Schmiedemaschine um mehr als das Dreifache, verlängert gleichzeitig ihre Lebensdauer und verbessert die Arbeitsbedingungen des Bedienpersonals.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stauchwerk einer Rotations-Schmiedemaschine, in dessen Gehäuse längs einer Kreislinie eine Reihe von Rollen und innerhalb derselben eine Spindel angeordnet ist, welche mindestens eine Längsaussparung hat, in der Matrizen und Schlagstempel untergebracht sind, welche während der Arbeit des Werkes mit den Rollen
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The invention relates to the field of compression deformation of metals and, more particularly, to the upsetting mechanism of a rotary forging machine.
Rotary forging machines are largely used in metallurgical plants as well as in mechanical engineering, equipment manufacturing and other branches of industry, where ferrous and non-ferrous metals are cold and hot forged on them.
Rotary forging is used to machine full-walled and hollow blanks as well as products with a profiled outer and inner surface, such as rods, tubes with a cross-section, of which
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Manufactured tubes, bicycle spokes, medical needles, machine needles and much more.
The invention can be most successfully used for machining blanks made of difficult to deform steels and alloys, such as, for example, tungsten, molybdenum, titanium and the like. a. be used.
There are edging mechanisms of rotary forging machines are known, in the housing along a circular line a series of rollers and within the same a spindle is arranged, which at least one
Has longitudinal recess in which dies and punches are housed, which are used during the work of the
Work together with the rollers that transmit the pressure to the housing walls.
When the spindle revolves, the punches and dies become radial due to the forces of inertia
Directions shifted a certain distance from their original position. The dies are returned to the starting position when the punch interacts with the rollers, which leads to
The result is that the blank is compressed in the mold incision of the die.
This process, which consists of moving the punch and die back and forth, runs at high frequency in the known rotary forging machines. Several thousand compressions are carried out in 1 minute.
In the known upsetting devices slip during the interaction of punches and
The rollers slightly roll in relation to their position at the moment in which the contact with the punches takes place, and roll on the inner surface of the housing in the direction of rotation of the spindle at a speed which is less than the rotational speed of the spindle, i.e. H. "fetch" the
Stamp all the time "on" the continuous rolls. Such a phenomenon among the well-known
Machines has the consequence that the actual number of blank upsets is smaller than the theoretically possible.
The aim of the invention is to obviate the mentioned disadvantage.
The invention is based on the object of creating such an upsetting mechanism of a rotary forging machine which, during one revolution of the spindle, has a greater number of upsets than the known
Works under otherwise the same conditions, which increases the performance of the
Rotary forging machine contributes.
At the same time it is provided that the concentrated voltages at the contact points in the housing of the
Work at the moment in which the blank is compressed, decrease in order to increase the reliability of the whole work and to extend its service life as well as to the oscillation amplitude of his
Housing and, accordingly, reduce the noise during the work of the plant.
This object is achieved by the upsetting mechanism of a rotary forging machine, in the housing of which a number of rollers are arranged along a circular line and within the same a series of rollers is arranged, which has at least one longitudinal recess in which dies and punches are housed, which during the work of the plant interact with the rollers, in which, according to the invention, a further row of support rollers is provided between the housing and the row of rollers concentrically with the latter.
Such a solution makes it possible to increase the number of blank upsets in the dies by increasing the number of interactions between the punches and the rollers during one spindle rotation, since the arrangement of support rollers makes it possible to assign the direction of movement of the rollers to the inner row to change. Now they are turned in the opposite direction to the spindle rotation, i.e. H. towards the stamps, postponed.
This is confirmed by the evidence below.
The number of upsets in the rotary forging machine is determined using the well-known formula below: N-f. Nt = f. n.Z, where N-actual number of upsets in 1 min, Nt - theoretical number of upsets in 1 min, n-number of spindle revolutions in 1 min,
Z number of roles. f-coefficient of sliding of the rollers, which in the known machines with rotating spindle is between 0.4 and 0.5.
As can be seen from the formula, the actual number of upsets can be determined by changing one of the factors in the formula, e.g. by changing the spindle speed, the number of rollers or the
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Slip coefficients, are increased. The number of rollers and the spindle speed must be increased to at least double, which is not always economical, technically feasible and practical.
The most reliable and advantageous is to change the slip coefficient "f" by decreasing the relative
To increase the rolling speed of the rollers in the housing of the work, which is also done by the invention.
The rollers are expediently arranged in each row in such a way that in each case one roller of the inner row rests against two support rollers of the outer row.
In this way, the load is on a larger area of the housing than in the case of works with a
Transfer row of roles, which ultimately extends the life of the work.
According to one of the possible designs of the invention, the roles of the two rows are in one
Cage, which has radial recesses, with two support rollers and one role in each recess
Inside row are housed.
Such a solution prevents the rollers in the inner row from moving between the support rollers, especially when increasing the degree of compression and the compression forces when machining blanks, for example. B. made of difficult to deform metals and alloys, clamp.
According to another design of the invention, a movable ring that interacts with them is provided between the outer and inner rows of the rollers.
In the following, the invention will be explained by describing three embodiments thereof with reference to the drawings; It shows Fig. 1 in a schematic representation of the compression mechanism according to the invention (with the cover removed), Fig. 2 a section along line 11-11 of Fig. 1, Fig. 3 the second design of the
Compression mechanism (with the cover removed) and Fig. 4 the third design of the compression mechanism (with the
Cover).
The upsetting unit is the main group of the rotary forging machine, which is used for pressure forming of metals.
The edger contains a stationary housing --1-- (Fig. 1), which is designed in the form of a step-shaped hollow cylinder, in which a spindle --2-- is inserted along its axis, with between this and the housing - 1-- the cage --3-- with two concentric rows from the rolls-4 and
5 - located.
The cage --3-- is installed in the housing --1-- in such a way that it can move in a circular direction with respect to the latter.
The spindle --2-- is a cylindrical stepped shaft, which is in the housing --1-- in bearings --6 and 7-- (Fig. 2) and has the axial through-channel - 8 - through which the to machining blank "A" is pushed.
In the head - 9 - of the spindle - 2 - an axial, continuous longitudinal recess is provided in which two punches --10 - and two dies - 11 - are inserted between them. On the contact surfaces of the matrices --1-- there are shaped grooves which are symmetrical to the axis of the spindle - 2 - and form the shaped incision - 12 - in which the blank "A" is compressed.
The cage --3-- has radial depressions - 13--, whereby in each depression a roller-4-- belonging to the inner row, which comes into contact with the punches --10--, and two support rollers --5- - with a smaller diameter, which at the same time touch the rollers - 4 - of the inner row and the inner surface of the housing --1-- of the movement, are used.
In this way, the force generated by the rollers --4-- in the inner row is transferred to a larger area of the housing --1--, which reduces the concentrated stresses at the contact points in the housing --1-- as well as the vibration amplitude of the housing will.
On the front side, the housing --1-- is closed by a cover --14--, which has an axial through opening for inserting the blank into the shaped incision -12-of the dies-11-.
The disk --15-- of the spindle drive --2-- is attached to the shaft of the spindle --2--.
The edging works as follows.
In the starting position of the work, the dies --1-- are closed, while the punches --10-- are in contact with them, with the profiled heads of the punches --10-- protruding over the surface of the spindle - 2 - and touch the roll - 4 - of the inner row.
When the spindle --2-- rotates, the punches - l0-- and the dies --11-- are introduced between the dies by the forces of inertia and by the upsetting of the blank "A" (which is in the shaped incision 12-- is) occurring forces in radial directions by a certain distance, depending on the design, pushed away by the spindle - 2 -. In all drawings, the displacement of the elements of the work is indicated by arrows.
When the punches --10-- run onto the rollers - 4 - of the inner row, the latter push the punches --10-- into the recess of the spindle - 2--, with the punches back on the
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work together, frictional forces arise at the contact surfaces of the rollers --4--, which generate a torque which the rollers - 4 - about their axes in the depressions of the cage --3-- in the direction
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Such a countermovement of the punches --10 - and the rollers - 4 - of the inner row increases the number of their interactions and, accordingly, the number of upsets of the blank "A" during one revolution of the spindle - 2--.
In Fig. 3 the second design of the upsetting mechanism according to the invention is shown, in which each roller --16-- rests on the inside against two support rollers --17--, while each support roller - 17 - has two rollers --16-- the inner row cooperates.
This design of the edger works in the same way as the first design described above.
Fig. 4 contains the third design of the upsetting mechanism according to the invention, in which a movable ring - 20 - is arranged between the rollers --18 - of the inner row and the support rollers - 19 -. The working principle of this design is the same as for the designs described above.
The upsetting device according to the invention increases the performance of the rotary forging machine by more than three times, at the same time extends its service life and improves the working conditions of the operating personnel.
PATENT CLAIMS:
1. Upsetting device of a rotary forging machine, in the housing of which a row of rollers is arranged along a circular line and within the same a spindle is arranged which has at least one longitudinal recess in which dies and punches are housed, which during the work of the plant with the rollers
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