Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Nieten, Schrauben und andern bolzenförrnigen Werkstücken mit Kopf: Gegenstand, der Erfindung ist ein Ver fahren zur Herstellung von solchen Nieten, Schrauben und andern bolzenförmigen Werk stücken mit Kopf auf kaltem Wege und eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Das Wesen des neuen Verfahrens besteht darin, dass die Umformung des Werkstab endes zum Kopf in einem einzigen, fort laufenden Druck in der Weise geschieht, dass das zunächst von einer Büchse umschlossene Werkstabende durch einen nur auf den Stab querschnitt ausgeübten Druck aus der Büchse heraus und in die Topfform hineingedrückt und darin ausgebreitet wird, und dass im unmittelbaren Anschluss daran noch während desselben Pressenhubes durch einen auf die volle Kopffläche ausgeübten Druck der Kopf fertiggepresst wird.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungs beispiele einer Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens dargestellt.
Die Fig. 1-4 zeigen das erste Beispiel in vier senkreohten Längsschnitten; dabei geben, Fig. 1 die Stellung der Vorrichtung bei Beginn des Pressenhubes wieder; die Fig. 2 und -3 zeigen zwei Zwischenstel lungen, und Fig. 4 die Stellung am Ende des Pressen hubes;
die F;g. 5 bis 8 zeigen das zweite Beispiel in vier senkrechten Längsschnitten, wobei Fig. 5 wieder die Stellung der Vorrich tung bei Beginn des Pressenhubes, die Fig. 6 und 7 zwei Zwischenstellungen, und Fig. B die Stellung am Ende des Pressen hubes wiedergeben;
Fig. 9 ist ein achsialer Längsschnitt durch die Matrize und das vordere Ende der den Pr essstempel umgebenden Büchse in der End stellung der Werkzeuge und in grösserem Massstabes die Fig. 10 und 11 endlich veranschaulichen einen mit der Vorrichtung nach Fig. 5-9 hergestellten Sechskantschraubenkopf in Sei tenansicht und Stirnansicht.
In den Fig. 1 bis 4 ist a die in der festen Gestellwand-der Presse angeordnete Matrize, in welcher die Kopfform a' ausgespart ist,
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und b der Kopf des hin- und hergehenden Presssehlittens r. Ini Schlittenkopf b ist mit- telst der Schraube<I>d</I> eine Futterbüchse f' auswechselbar gehalten, in welcher eine zweite Büchse g verschiebbar geführt ist.
Letztere steht unter Wirkung einer Feder 1t., die be strebt ist, die Büchse g in die in Fig. 1 ge zeichnete Lage vorzudriieken, welche Be wegung durch das als Anschlag dienende innere Ende der Schraube d begrenzt wird.
Die Büchse<I>g</I> enthält eine achsiale Bohrung<I>i</I> vom gleichen Durchmesser wie der umzu formende Werkstab. In der Bohrung führt sich ein Druckstift lt, der sich mit seinem rückwärtigen Ende gegen einen stärkeren Bolzen in stützt, welcher seinerseits- mit seinem verbreiterten Rücken n an einem ver stellbaren Keil o des Pressschlittens c anliegt.
Druckstift k und Bolzen in bilden zusammen den Vorpressstempel, der wiederum gemein sam mit der an ihrer Stirnfläche der Fertig form des Kopfes entsprechend gestalteten Büchse g als Fertigstempel dient. , Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Durch die Matrize a wird in be kannter Weise der Werkstab _p so weit vor geschoben, wie es der zum Kopf umzuformen den Werkstoffmenge entspricht.
Dann bewegt sich der Presssehlltten c nach links gegen das Werkstück, wobei zunächst die Büchse g über das aus der Gesenkform vorstehende Ende des Werkstabes gestreift wird. Der Vorschub der Büchse g wird durch Anschlag au die feste Matrize a begrenzt (Fig. 3).
Bei der weiteren Vorbewegung des Schlittens c wird durch den Druckstift<I>7e</I> der umzu formende Werkstoff aus der Büchse g heraus in die in der Matrize a ausgesparte Kopf form a' gedrückt und darin ausgebreitet, wobei die Büchse g durch den Druck des seitlich ausgestauchten Werkstoffes entgegen der Wirkung der Feder lt etwa in die aus Fig.3 ersichtliche Stellung zurückgedrängt wird.
Natürlich muss die Spannung der Feder /t dabei derart sein, dass sie diese rückläufige Bewegung der Büchse gestattet. In der Stel lung nach Fig.3, in welcher das vordere Ernde des Druckstiftes k mit der vorderen Stirnfläche der Büchse g abschliesst, liegt der rückwärtige Hals y' der Büchse g an der Schulter m' des Bolzens in an,
so dass nun- mehr die Büchse g und der Druckstift k ge meinsam kraftschlüssig gegen die Matrize a. vorbewegtwerden. Büchse g und Druckstift h bilden dabei zusammen den Fertigpi efistem- pel, so dal,
während des letzten Teils des Hubes des Prefa'schlittens c der in der Form a seitlich ausgestauchte Werkstoff vollständig ausgebreitet und in seine endgültige Form gepresst wird. Nach dem Pressen des Kopfes geht der Schlitten c mit Stempel und Büchse zurück, worauf in bekannter Weise der Werk stab p um die Schaftlänge des gewünschten Bolzens vorgeschoben und abgeschnitten wird. Alsdann wiederholt sich das beschriebene Spiel.
Wie ersichtlich, erfolgen das Eindrücken des Werkstoffes in die Kopfform und die Fertigpressung bei einem und demselben Pressenhub, und zwar während einer Teil drehung der den Pressschlitten bewegenden Kurbelwelle; Vorpressung und Fertigpressung schliessen sich unmittelbar; d. h. ohne Pause, aneinander an;
es wechselt lediglich die Grösse der Druckfläche. Die ganze Umformung erfolgt also in einem ununterbrochenen Zuge und während einer überaus kurzen Zeit, wo durch ein gutes Fliessen des Werkstoffes er reicht und schädliche CGefügeverändei-ungen und Spannungen vermieden sind.
Die nach dem neuen Verfahren hergestellten Werk- stücke besitzen infolgedessen eine hohe Festig keit, und ein Ausglühen derselben ist nicht erforderlich. Daneben besitzt das neue Ver fahren noch den Vorteil einer sehr grossen Mengenleistung, da bei jedem Pressenhub ein Werkstück fertiggestellt wird. Ferner bleiben die Werkzeuge, d. h. Kopfform und Prefl)- stempel, fast kalt.
Die Werkzeuge sind in folgedessen nur einem verhältnismässig ge ringen Verschleiss unterworfen. Zugleich ist es möglich, die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine und damit die Mengenleistung weiter zu erhöhen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bis 11 ist a wieder die in der festen (Testellwand angeordnete lylatrize. In ihr ist die Gesenk- form a1 derart ausgespart, dass der Fertig stempel zum vollständigen Schluss der Form in die Matrize eintreten muss.
bist der Kopf des hin- und hergehenden Pressschlittens c und f eine im Kopf auswechselbar gehaltene Futterbüchse. In letzterer führt sich eine Hülse g, die unter Wirkung einer Feder. h steht, welche die Hülse nach aussen zu drücken bestrebt ist, wobei ihre Auswärtsbewegung durch die in eine Nut der Hülse g eingrei fende Schraube d begrenzt ist.
Die Hülse g bildet im Gegensatz zurn Beispiel nach Fig. 1 bis 4 nicht mehr einen Teil des Fertigstem pels, sondern sie dient nur noch zur Begren zung des Vorschubes einer zweiten den Vor- pressstempel unmittelbar umgebenden Büchse und gleichzeitig auch zum seitlichen Abschluss der Matrize während des ersten Teils des Pressvorganges. In ihr führt sich die mit dem Druckstift lc zusammen den eigentlichen Press- stempel bildende Büchse q,
die in der Hülse g in gewissen Grenzen achsial verschiebbar ist. Die Büchse q steht unter Wirkung einer auf ihren rückwärtigen Flansch q1 einwirkenden und gegen eine Schulter der Hülse g sich stützenden Druckfeder r, die die Büchse q in die Hülse g hereinzuziehen sticht. Eine in eine Nut der Büchse q eingreifende Schraube s begrenzt diese Bewegung so, dass im Ruhe zustand die Pressfläche der Büchse q mit der vorderen Stirnfläche der Hülse g bündig liegt.
Die Büchse<I>q</I> enthält eine Bohrung<I>i</I> vom gleichen Durchmesser wie der umzuformende Werkstab. In dieser Bohrung führt sich wieder der Druckstift k, der mit seinem rückwärtigen Ende an dem stärkeren Bolzen an anliegt, welcher sich seinerseits mit seinem dickeren Teil n gegen den verstellbaren Keil o des Pressschlittens c stützt. Der Bolzen<I>in</I> besitzt wieder eine Schulter in,', welche nach einer gewissen Verschiebung von Bolzen<I>an</I> und Druckstift<I>k</I> in der Büchse<I>q</I> an das rück wärtige Ende der letzteren stösst und die Büchse q dann kraftschlüssig mitnimmt.
Die Gesamtlänge des Druckstiftes k und des vor der Schulter in' liegenden Teils des Bolzens in steht in einem solchen Verhältnis zu. der Länge des von der Büchse q unab hängigen Hubes des von Druckstift k und Bolzen in gebildeten Vorpressstempels, dass das vordere Ende des Druckstiftes k am Ende dieses Hubes, d. b. dann, wenn der Bolzen in durch seine Schulter<I>m'</I> mit der Büchse q kraftschlüssig gekuppelt wird, uni einen gewissen Betrag aus der Büchse q herausgetreten ist.
Die Arbeitsweise ist folgende Nachdem der umzuformende Werkstoff- stab <I>p</I> durch die Matrize a hindurch um den der umzuformenden Werkstoffmenge entspre chenden Betrag vorgeschoben worden ist, wird der Pressschlitten c nach links. gegen die Matrize a bewegt, wobei die Büchse und die Hülse g über das aus der Matrize vorstehende Stabende gestreift werden.
So bald die Hülse g auf die Matrize a trifft, wird die in dieser ausgesparte Kopfform durch die Hülse g seitlich geschlossen, während die Büchse q noch nicht in die Form eintritt, so dass der von Matrize a, Hülse g und Büchse q umschlossene Raum in achsialer Richtung eine grössere lichte Weite besitzt, als der endgültigen Höhe des anzustauchenden Bolzenkopfes entspricht (Fig. 6).
Durch das Anschlagen an die Matrize a werden die Hülse g und mit ihr die Büchse q an der Weiterbewegung gehemmt, während der Press- schlitten c sich mit dem Bolzen<B>in</B> und dem Druckstift k unter Zusammendrücken der Feder<I>lt</I> weiterbewegt. Dabei wird durch den Druckstift<I>k</I> das aus der Matrize<I>a</I> vorstehende und in die Bohrung i der Büchse q hinein ragende Werkstabende in die Kopfform a' gedrückt, wobei der Werkstoff sich in der Form nach allen Seiten ausbreitet (Fig. 7).
Sobald der Werkstoff in die Form a' ge drückt ist, nimmt der Druckbolzen m mittelst seiner nunmehr am rückwärtigen Ende der Büchse q anliegenden Schulter ml die Büchse <I>q</I> unter Zusammendrücken der Feder<I>r</I> reit. Dadurch wird der in der Kopfform befind liche Werkstoff durch Büchse q und Druck stift k, die beide nun wie ein gemeinsamer Stempel wirken und als solcher in die Ma trize a eintreten, in der Kopfform vollständig ausgebreitet und gepresst, d. h. in seine end gültige Form übergeführt.
Der Pressschlitten c geht dann wieder nach rechts, wobei Büchse q und Hülse g unter Wirkung der Federn r und lt in ihre Ausgangsstellung (Fig. 5) zu rückkehren. Gleichzeitig damit wird wieder mittelst nicht dargestellter Vorrichtungen in bekannter Weise der Vorschub des Werk stabes und das Abschneiden des fertigen Werkstückes bewirkt.
Beim Einpressen des von der Büchse q umschlossenen Teils des Werkstabes in die (lesenkform tritt der Druckstift k mit seinem vordern Ende etwas aus der Büchse q heraus (vergl. Fig. 7, 8 und 9), und er behält diese seine Lage mit Bezug auf die Büchse q auch beim Fertigpressen. Dadurch wird, wie ins besondere aus Fig. 9-11 ersichtlich, in die Stirnfläche des Bolzenkopfes eine kleine Ver tiefung x eingedrückt, deren Grundfläche mit dem Schaftquerschnitt übereinstimmt.
Die damit verbundene Dehnung der Oberfläche des Werkstückes hat zur Folge, dass der Grat, welcher sich an dem am Druckstift k anliegenden Ende des Werkstabes p beim Eindrücken des letzteren in die Kopfform durch Hereinfliessen des Werkstoffes in den unvermeidlichen Zwischenraum zwischen dem Druckstift lc und der Bohrungswandung der Büchse q gebildet hatte, vollständig ver schwindet. Der sonst erforderliche besondere Arbeitsvorgang zur nachträglichen Beseitigung des kleinen ringförmigen.Grates an der Stirn fläche des Bolzenkopfes fällt dadurch fort.
Natürlich sind mancherlei Abänderungen der gezeichneten Ausführungsbeispiele mög lich, ohne dass dadurch das Wesen der Er findung berührt wird. Zum Beispiel ist es bei der Ausführung nach Fig.5 bis 11 nicht nötig, dass die Pressfläche der Büchse q in der zurückgezogenen Stellung der letzteren mit der vorderen Stirnfläche der Hülse g ab schneidet, vielmehr könnte die Einrichtung auch derart sein;
dass die Pr,essfläche der Büchse q gegenüber dem vorderen Ende der Hülse g zurückliegt, wodurch für das seit liche Ausfliessen des durch den Druckbolzen k zusammengestauchten Werkstoffes ein noch grösserer Raum zwischen dein Boden der Ge- senkforrn und der Büchse q vorhanden ist. In diesem Falle ist auch eine Einrichtung möglich, bei der die Büchse q beim Enddruck nicht in die Matrize a eintritt.
Beide Ausführungsformen der neuen Ma schine könnten auch in der Weise abgeändert werden, dass der Werkstab statt durch die Matrize a durch eine seitlich der letzteren liegende besondere Zuführungsöffnung zuge führt wird. In diesem Falle erfolgt das Ab schneiden der Mrerkstücke in an sieh be kannter Weise vor der Bearbeitung durch die Presswerkzeuge. Die abgeschnittenen Werk stücke werden dann durch einen an sich be kannten Zubringer zwischen Matrize a. und Büchse g bezw. q gebracht, wobei letztere sich auf das Werkstück aufschiebt, worauf der Pressvorgang in der beschriebenen Weise stattfindet.
Die Einrichtung, dass der Vorpressstempel k zur Bildung einer Vertiefung an der Stirn fläche des Schraubenkopfes oder dergleichen aus der den Stempel umgebenden Büchse heraustritt, kann auch bei der Ausführungs form nach Fig. 1 bis 4 getroffen werden. Diese Einrichtung kann ferner dazu benutzt werden, beim Anstauchen von Köpfen an Schraubenbolzen und dergleichen an der Stirn fläche des Kopfes gleichzeitig einen Schlitz zum Einsetzen eines Schraubenziehers oder ein vielhantiges Loch zum Einstecken eines Schlüssels anzubringen.
Im ersteren Falle erhält der Vorpressstempel k, an seiner Druck fläche eine vorspringende Rippe zum Ein pressen eines Schlitzes in den Bolzenkopf, während im letzteren Falle der Vorpress- stempel k und die Bohrung i der ihn um schliessenden Büchse g oder q einen kantigen Querschnitt besitzen, wobei der Vorpress- stempel k um die gewünschte Lochtiefe aus der Büchse heraustritt.