Verfahren und Stauchmaschine zum Anstauchen von Verdickungen an Werkstürken. Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver fahren und eine Stauchmaschine zum An stauchen von Verdickungen an einem Ende von röhrenförmigen Werkstücken mittels axialer Pressung im elektroerhitzten Zu stand zwischen einer als Elektrode wirken den Spanneinrichtung und einem als Elek trode wirkenden Amboss.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Stauch ende des bei Stauchbeginn zwischen den Spannbacken und dem Amboss nicht mehr als das Vierfache der Wandstärke des Rohres messenden Werkstückes während des Stau chens von Zentrierungsteilen an dem als Elektrode wirkenden Amboss in radialer Richtung gestützt wird.
Bei der .Stauchmaschine gemäss der Er Andung zur Ausführung dieses Verfahrens ist der als Elektrode wirkende Amboss mit einem in Richtung der Achse von Spannein richtung und Amboss verlaufenden Zentrie- rungsteil versehen. Dieser kann zum Bei- spiel ein in die Bohrung eines Werkstückes einzuführender Zapfen oder eine Vertiefung zum Umschliessen des Aussenumrisses des Werkstückes sein; es könnte aber auch beides vorgesehen sein.
Das erfindungsgemässe Verfahren sei in beispielsweisen Ausführungsformen zusam men mit Ausführungsbeispielen für die. elektrische Stauchmaschine beschrieben, wel che in der Zeichnung dargestellt sind.
Fig. 1 und Ja zeigen eine elektrische Stauchmaschine in Draufsicht; Fig. 2 und 2a zeigen eine Längsansicht der Maschine, wobei einige Teile weggebro chen oder nach Bedarf im Schnitt gezeichnet sind; Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 1 in Pfeilrichtung gesehen; Fig. 4 zeigt einen gleichen Schnitt nach Linie 4-4 in Fig. Ja; Fig. 5 zeigt die elektrischen Anschlüsse der Spannbacken;
Fig. 6 zeigt ein Schema der hydrauli schen Verbindungen; Fig. 7 zeigt eine Variante des Einspann- futters in Draufsicht; Fig. 8 zeigt eine Vertikalmaschine im Aufriss und Fig. 9 einen Schnitt nach Linie 9-9 in Fig. 8 in Pfeilrichtung gesehen.
Die in Fig. 1 bis 6 dargestellte Maschine weist zwei Längsschienen 11, 12 aus star kem Winkeleisen auf, welche mit ihren nach auswärts gerichteten obern Flanschen auf einem Rahmengestell 1.3 in passender Höhe über dem Boden - gelagert sind. Innerhalb des Rahmengestelles 13 ist der erforderliche elektrische Transformator nebst der hydrau lischen Steuerapparatur untergebracht. Diese Apparatur ist in der Zeichnung nur soweit dargestellt, als sie sich von den gewöhn lichen, bei Stauchmasehinen gebräuchlichen Konstruktionen unterscheidet.
Innerhalb der Schienen 11, 12 sind zwei Gleitschienen 14, 15 befestigt, welche sich über die ganze Länge der Maschine er strecken und verschiedene wirksame Teile der Apparatur tragen. Am einen Ende der Maschine ist zwischen den Gleitschienen 14, 15 ein hydraulischer Zylinder 16 vorge sehen, der einen Stempel 17 enthält, welcher auf ein längs der Gleitschienen 14, 15 sich bewegendes Querhaupt 18 einwirkt. Die Zy linderase fällt mit der Werkstückaxe zusam men und -ist derart angeordnet, dass die Re aktion der während des Aufstauchens er zeugten Druckkraft kein Biegungsmoment in den Schienen 11,<B>121</B> hervorruft.
Zu jeder Seite des hydraulischen Zylin ders 16 liegt eine Schraubenspindel 19 oder 20 mit flachgängigem Gewinde, welche in den Zylinder eingeschraubt ist und durch das Querhaupt 18 hindurchgeht, auf dessen anderer Seite einen Kopf 21 bezw. 22 trägt. Die beiden Köpfe tragen Kettenräder, wel che durch eine Antriebskette 23 miteinander verbunden sind. Am einen Kopf ist ein Handgriff 24 angebracht, um die beiden Spindeln mittels. einer Knarre 25 zu drehen. Die beiden Schraubenspindeln bilden einen einstellbaren Anschlag für die Vorwärtsbe wegung des Querhauptes 18.
Nahe dem andern Ende der Maschine ist ein weiteres Querhaupt 26 angeordnet, wel ches zwischen den Gleitschienen 14, 15 fest geschraubt ist und eine als Elektrode wir kende Spanneinrichtung für die Werkstücke trägt. Die Spanneinrichtung hat zwei untere Backen 27, 28 (Fig. 4), welche radial ein stellbar sind und zwei obere Backen 29, 30, welche auf den Stempeln 31, 32 von hydrau lischen Zylindern 33, 34 befestigt sind. Die hydraulischen Zylinder sind radial zur Axe des Werkstückes angeordnet, welch letzteres in der Zeichnung als Rohr 35 angegeben ist.
Natürlich sind die Spannbacken 27, 28, 29, 30 abnehmbar auf den sie tragenden Teilen befestigt, so dass beim Bearbeiten von Werk stücken verschiedenen Durchmessers andere Spannbacken eingesetzt werden können und diese auswechselbaren Spannbacken bestehen aus Bronze oder einem andern gutleitenden Material, damit derStrom mit möglichst wenig Widerstand auf das Werkstück übergeht. Die Spannbacken sind ausserdem mit An- sclhlüssen für eine Wasserkühlung versehen, von deren zeichnerischer Darstellung indes sen der Einfachheit halber Abstand genom men worden ist.
Die hydraulischen Zylinder sind mit Druckölanschlüssen 36, 37 zum Schliessen der Spannbacken und mit ähn lichen Anschlüssen 38, 39 zum Öffnen der Spannbacken versehen. In der beschriebenen Spanneinrichtung wird das Werkstück an vier Abschnitten seines Umfanges gefasst und infolgedessen ist der Einspanndruck an allen vier Seiten der gleiche. Die Spannein richtung ist durch eine Isolation 40 von den Gleitschienen isoliert.
Wie in Fig. 5 dargestellt, hat jede der Spannbacken 27-30 eine besondere An schlussleitung, welche aus einem flexiblen Kupferseil 41-44 besteht. Die Kupferseile haben alle möglichst gleiche Länge und sind an die eine Klemme 45 eines elektrischen Transformators angeschlossen, welcher den erforderlichen niedergespannten Stauch strom liefert.
Da alle Kupferseile die gleiche Länge haben und ein besonderes Seil für jede Spannbacke vorgesehen ist, ist der Strom in allen vier Spannbacken praktisch so gut wie ;deich gross und dies ist bei rohrförmigen Werkstücken, insbesondere mit dünner Wan dung, von grosser Wichtigkeit, da sonst das Werkstück, wenn es auf einer Seite mehr Strom erhält als auf der andern, auf dieser Seite überhitzt wird, da bei einem Rohr, nicht wie bei einer massiven Stange, der Strom von einer Seite auf die entgegen gesetzte fliessen und sich hierdurch gleich förmig über den gesamten Querschnitt ver teilen kann.
Jenseits der Spanneinrichtung 26 ist ein weiteres Querhaupt 46 angeordnet, welches einen als Elektrode wirkenden Amboss 47 trägt. Der Amboss ist auf einem Kolben 48 befestigt, welcher längsverschiebbar im Quer haupt 46 ruht. Der Kolben 48 hat am hin- tern Ende eine Schraube 49, welche sich in einer Mutter 50 dreht. Die Mutter 50 ist drehbar in einem Tragblock 51 auf einem Querstück 53 gelagert und zwischen der Mutter 50 und dem Lagerblock ist auf jeder Seite des letzteren ein Kugelspurlager 53, 54 eingesetzt.
Auf der Mutter 50 ist ausserdem ein Handrad 55 befestigt, so dass die Mutter gedreht und der Amboss in Längsrichtung eingestellt werden kann und auf diese Weise kann dessen Abstand vom Einspannfutter eingestellt werden in Übereinstimmung mit der Grösse des Kopfes, welcher auf dem Schaft 35 des Werkstückes anzustauchen ist. Der Amboss 47 ist -durch einen Leiter 56 an die andere Klemme 57 des Transformators angeschlossen, wie aus Fig. 5 ersichtlich. Der Amboss ist ebenfalls mit der üblichen Wasserkühlungseinrichtung versehen, von deren Darstellung in der Zeichnung Abstand genommen worden ist.
Zwischen der Spanneinrichtung 26 und dem hydraulischen Stempel 17 sind weitere Querstücke 58, 61, 62 angeordnet. Das Querstück 58 stützt eine Verlängerung 59 des Stempels und die Verlängerung 59 hat einen Kopf 60, welcher am Ende des Werk- stückes .35 anliegt. Die Querstücke 61, 62 sind wie in Fig. 3- ersichtlich ausgebildet und tragen Spannbacken 63, 64, welche von einander entgegengesetzten Seiten am Werk- stück anliegen und dasselbe stützen, so dass an SteIlen zwischen der Spanneinrichtung und dem Kopf 60 das Werkstück axial ge führt ist.
Die Spannbacken 63, 64 sind auf dem Querstück 61 verschiebbar angebracht und die Spannbacke 63 trägt einen Fortsatz 65, welcher unter dem Werkstück nach der gegenüberliegenden Seite hinragt. Die Spann backe 64 trägt ebenfalls einen Fortsatz 66 und die Fortsätze 65, 66 sind mit Anschlä gen 67, 68 versehen, welche auf entgegen gesetzten Seiten einer Nockenscheibe 69 lie gen. Die Noekenscheibe 69 ist auf einei ver tikalen Axe 70 befestigt, die im Querteil 61 (oder 62) gelagert ist und am untern Ende einen Handhebel 71 (Fix. 2) trägt.
Der Fortsatz 66 der Spannbacke 64 ist geschlitzt, so dass die Axe 70 hindurchgehen kann. Jeder der Anschläge 67, 68 trägt eine An schlagsschraube 72, 73, welche an der Nockenscheibe anliegt und zur Einstellung der Spannbackenstellung dient.
Die Spann backen können entgegen der Spannung von Zugfedern 74, 75 nach einwärts zur Anlage ans Werkstück bewegt werden und die Aus bildung ist derart, dass durch die Drehung der Nockenscheibe @69 die Spannbacken an das Werkstück angelegt werden, wobei die selben gegenüber der Werkstückaxe richtig zentriert bleiben, so dass kein seitlicher Druck auf das Werkstück ausgeübt wird. Die Spannbacken 63, 64 haben auswechsel bare Büchsen 76, 77, welche, je nach dem Durchmesser des Werkstückes, durch Büch sen von anderer Grösse ersetzt werden können.
Wenn kurze Werkstücke gestaucht wer den sollen, kann an .Stelle cler Stange 59 eine längere Stange eingesetzt werden, wel che als Verlängerung des Stempels 17 wirkt, so dass dieser die genügende Länge zur Ein wirkung auf das Werkstück hat.
Oben auf dem hydraulischen Zylinder 16 befindet sich ein Vorsprung 80, in welchem ein Längsanschlag 81 verstellbar eingesetzt ist, welcher in -jeder Stellung mittels der Stellschraube 82 eingestellt werden kann. Dieser Anschlag legt sich an die Rückseite des Querhauptes 18 und begrenzt die Rück bewegung des Stempels 17. Am Querhaupt sind zwei Drahtseile 83, 84 befestigt, welche über Leitrollen 85, 86 am Ende der Ma schine :laufen und schwere Gegengewichte 87 trägen..
Wenn nun die Einwirkung des hydraulischen Druckes im Zylinder 1.6 un terbrochen wird, ziehen die Drahtseile 85, 86 unter der Wirkung des Gegengewichtes 8 7 das Querhaupt 18 zurück, bis es an den Längsanschlag 81 anstösst. Das Querhaupt 1.8 hat ausserdem einen abwärtsragenden Arm. 88 mit einem Auge 89 am untern Ende' und im Auge 89 gleitet eine Schalt stange 90.
An der Schaltstange 90 ist bei 91 ein zweiarmiger Hebel 92 angelenkt, und das andere Ende des Hebels 92 ist an einer Ver- riegelungsstange 93 angelenkt. Die Verriege- lungsstange 93 erstreckt sich längs der Ma schine bis zu .einem Stelleisen 94, wo- sie mit einem im. Stelleisen 94 sich bewegenden hy draulischen Steuerhebel 95 zusammenwirkt.
Auf der Schaltstange 90 ist ein einstellbarer Anschlag 96 angeordnet, welcher mittels einer nicht dargestellten Stellschraube in jeder beliebigen Lage auf der Schaltstange festgestellt werden kann. Die Verriegelungs- stange 93 hat am Ende einen Riegel 97, wel cher in das Stelleisen 94 eindringt und dazu dient,- den eingestellten Steuerhebel 95 in seiner untersten Stellung zu halten.
Eine Feder 98 (Fig. 6) drückt die Verriegelungs- stange in nachgiebiger Weise in diese Stel lung, so dass sie den Handhebel 95 selbst tätig in seiner untersten Stellung verriegelt, wenn derselbe heruntergeschwenkt wird. So bald beim Vorrücken des Querhauptes 18 das Auge 89 des Armes 88 auf .den Anschlag 96 stösst, wird die Verriegelungsstange zurück gezogen und der Steuerhebel 95 kann wieder heraufgeschoben werden. Der Zweck dieser Einrichtung sei anhand der in Fig. 6 darge stellten hydraulischen Verbindungen erklärt.
Der- Steuerhebel 95 betätigt ein Ventil in einem Ventilkasten 99, welchem Drucköl durch eine Leitung 100 von einer Pumpe 101 aus zugeführt wird. Die Pumpe 101 wird durch einen Motor 102 angetrieben und saugt das 01 aus einem Zylinder 103 ab. Die Lei tung 100 hat eine zum Zylinder 103 füh rende Rückführleitung 104, welche durch ein Rückführventil 105 gesteuert wird. Das Rückführventil 105 ist so eingestellt, dass es sich bei einem bestimmten Druck öffnet und ein Zurückfliessen des Öls in den Zylinder 103 ermöglicht, Auf diese Weise ergibt sich in der Leitung 100 ein konstanter Druck.
Durch das Ventil 99 wird beim Nieder drücken des Hebels 95 das Drucköl in die Hauptleitung 106 eingelassen, welche an den Zylinder 16 des hydraulischen Stempels 17 angeschlossen ist und von welcher eine Zweigleitung 107 zu den Speiseleitungen 36, 37 zum Schliessen der Spannfutterbacken führt. Beim Anheben des Steuerhebels 95 verbindet das Ventil im Ventilkasten 99-die Hauptleitung 10,6 mit einer Auslassleitung 10-8, durch welche das Öl in den Zylinder 103 zurückströmt.
Zu gleicher Zeit lässt das Ventil Drucköl in eine Rückleitung 109 ein strömen, welche das 01 zu den Leitungen 38, 39 zum :öffnen der Spannbacken 29, 30 führt. Im Betrieb der Maschine setzt daher der dieselbe bedienende Arbeiter zuerst das Werkstück zwischen -dem Amboss 47 und dem Ende des Stempelkolbens 60 ein und während dieses Vorganges sind die Spann backen vom Werkstück abgezogen, da der Steuerhebel 95 des Steuerventils in die obere Stellung geschwenkt ist. Sobald das Werk stück eingelegt ist, schwenkt der Arbeiter den Steuerhebel 95 herunter, welcher in seiner untersten Stellung durch den Riegel 97 verriegelt wird. Hierdurch werden die Spannbacken 29, 30 geschlossen und gleich zeitig erhält der Zylinder 16 Druck, so dass das Werkstück unter Druck gelegt und ge halten wird.
Eine weitere Zweigleitung 110 der Hauptleitung 106 führt zu einer Schalt vorrichtung<B>111,</B> in welcher der Öldruck einen Zylinder betätigt, so dass die Schalt vorrichtung 111 den Stromkreis der elektri. sschen Anschlussleitung 112, 113 schliesst. Diese ist an die Primärseite des Transfor mators angeschlossen, welcher Sekundär klemmen 45, 57 hat. Infolgedessen wird gleichzeitig mit dem Anlegen des hydrauli schen Druckes an das Werkstück der elek trische Strom in dasselbe geschickt und fliesst von den Spannbacken aus durch das Werk stück zum Amboss 47, wodurch das Werk stück erwärmt wird.
Sobald dasselbe die zum Stauchen erforderliche Temperatur erreicht hat, bewirkt der Pressdruck, dass das Werk stück .durch die Spannbacken 27, 28, 29, 30 gegen den Amboss hingleitet, wodurch an demselben ein Kopf angestaucht wird.
So bald das Werkstück um eine bestimmte Strecke durch die Spannbacken durchge stossen worden ist, stösst der Arm 88 an den Schaltanschlag 96, der Riegel 97 wird ent gegen der Wirkung der Feder 98 zurückge zogen und der Steuerhebel 95 bewegt sich aufwärts, wodurch das Einströmen des Drucköls aus der Hauptleitung 106 unter brochen wird. Hierauf werden die Spann backen vom Werkstück abgezogen, der Stem pel 17 wird durch das Gegengewicht 87 zu rückgezogen und der elektrische Strom wird durch die Schaltvorrichtung unterbrochen. Der Arbeiter hat deshalb weiter nichts zu tun, als das Werkstück aus der Maschine heraus zu nehmen und durch ein neues zu ersetzen, in welcher Weise sich der Arbeits vorgang beliebig oft wiederholen kann.
Es ist klar, dass bei diesem Stauchvor- gang der Abstand zwischen den Spann backen 27-30 und dem Amboss 47 gering gehalten werden muss, damit die Rohrwan dung des Werkstückes keine Tendenz zum Fälteln erhält. Dieser Abstand darf beim Beginn des Staubvorganges das Vierfache der Wandstärke des Rohres nicht überstei gen.
Es besteht die Möglichkeit, den Ab stand zwischen der Spanneinrichtung und dem Amboss 47 während des @Stauchvorgan- ges durch Drehen des Handrades 55 etwas zu vergrössern, so dass ein etwas grösserer Kopf angestaucht werden kann, indessen ist dies für eine gleichmässige Dauerarbeit nicht erwünscht, da es nicht leicht ist, eine der- artige Handmanipulation mit Genauigkeit auszuführen.
In Fällen, wo es sich darum handelt eine grössere Metallmenge aufzustauchen, kann deshalb die in Fig. 7 dargestellte Variante verwendet werden. Bei dieser Anordnung sind die einzelnen Teile in der Hauptsache gleich wie bei der erstbeschriebenen Ausfüh rung und tragen dieselben Bezugszeichen. Es ist hier jedoch ausser den Hauptspann backen ein Satz Hilfsspannbacken vorge sehen, welche mittels der hydraulischen Zy linder 120, 121 gesteuert werden. Diese vier Paare zurückziehbarer Spannbacken 122, 123 sind in Haltern auf .den Kolben der Zylin der 120, 121 verschiebbar gelagert.
Die Spannbacken 122, 123 werden durch Mit- n.ehmer entgegen der Wirkung von Rück führfedern am Werkstück anliegend gehal ten und durch an diesen Mitnehmern be festigte Riegel 124,<B>125</B> freigegeben. Diese Riegel werden ausgelöst mittels Hubnocken <B>126,</B> 127, welche während des Stauchvor- ganges über den die rückziehbaren Spann backen enthaltenden Gehäusen 12,8, <B>129</B> vorwärtsbewegt werden.
Infolgedessen wer den die Spannbacken schrittweise nachein ander zurückgezogen und die Spannweite des Werkstückes zwischen den Elektroden da durch so verringert, dass. sie das Vierfache der Wandstärke des Schaftes nicht über steigt. Die Nocken 126, 127 sind auf einem verschiebbaren :Querhaupt 130 gelagert, wel ches einen Zapfen<B>131</B> trägt, der in einem Schlitz eines Hebels 132 läuft. Der Hebel 132 ist bei 133 auf einer Seite der Maschine gelagert und an seinem andern Ende greift eine Steuerstange 134 an.
Die Steuerstange 134, deren Länge mittels einer Ausziehver bindung 135 eingestellt werden kann, ist bei 1.36 an einem Hebel 137 angelenkt, dessen anderes Ende mit einem Schlitzkopf 138 an einem Zapfen<B>139</B> auf dem Querhaupt 18 an greift.
Infolge dieser Verbindung bewirkt die Vorwärtsbewegung des Querhauptes das sukzessive Zurückziehen der Spannbacken 122 nacheinander während des Stauchvor- ganges. Es wird von einem Abstand zwi- sehen dem Ämboss und dem ersten der Spannbacken 122, 123 ausgegangen, welcher das Vierfache der Wandstärke des aufzu- stauchenden Rohres nicht übersteigt.
Dieser Teil des Rohres wird zuerst zusammenge presst, welches wie bereits erläutert zufolge seiner Kürze ohne irgendwelches ziehhar- monikaartiges Zusammendrücken erfolgen kann, da das aufeinanderfolgende Spannen der Spannbacken dem Kopf frisches Metall zuführt, und die Erzeugung eines längeren aufgestauchten Kopfes gestattet, welcher eine grössere Masse Metall enthält.
Die Fig. 8 und 9 zeigen einen vertikalen Maschinentyp mit einem Sockel 140, an des sen einer Seite sich eine Standsäule 141 er hebt, die 'an ihrem obern Ende einen hy draulischen Zylinder 142 mit einem Stempel 143 trägt. Unter dem Stempel ist gleichaxig mit demselben in der Mitte des Sockels 140 ein. Elektrodenamboss 144 aufgesetzt. Zwi schen dem Stempel und dem Amboss ist ein Stützlager 145 angebracht, welches eine Spanneinrichtung 146 trägt.
Die Spannein richtung 146 hat fünf Spannbacken 147 und diese Spannbacken können alle gleichzeitig radial eingestellt werden mittels eines Schneckengetriebes, ähnlich wie die Spann backen eines Zentrierfutters, indem das Schneckengetriebe mittels eines Schlüssels 148 in der üblichen Weise betätigt wird. An jede der Spannbacken 147 ist ein biegsames Kupferseil 149 angeschlossen und diese her unterhängenden fünf Kupferseile 149 sind im Sockel 140 der Maschine an den dort untergebrachten Transformator angeschlos sen, welcher zur Speisung der .Spannbacken mit Strom dient.
Die einzelnen Leiter 149 sind alle in gleicher Weise angeschlossen, so dass sie alle gleiche Reaktanz haben. Die an dere Klemme des Transformators ist mittels eines Leiters 150 an den Amboss 144 ange schlossen.
Für die Transformierung können fünf Einzeltransformatoren vorgesehen sein, wel che rings um die Axe des Ambosses 144 an geordnet sind und eine gemeinsame Klemme haben, welche an .den Amboss angeschlossen ist, während fünf getrennte Klemmen der selben. mit den Spannbacken verbunden sind. Es könnte aber auch ein einziger den Am boss. umgebender, ringförmiger Transforma tor vorgesehen sein.
Wie es bei den vor stehend beschriebenen Maschinen der Fall ist, darf auch hier die Länge des. aufzu- stauchenden Rohres zwischen dem Amboss 144 und den Spannbacken das Vierfache der Wandstärke des Rohres bei Beginn des Stauchvorganges nicht übersteigen. Bei der .dargestellten Konstruktion darf der Kopf des Werkstückes nicht zu gross sein, damit dasselbe nach oben durch die Spannbacken hindurch herausgezogen wer den kann, wenn die letzteren geöffnet und der Stempel 143 zurückgezogen worden ist;
es können jedoch auch andere Mittel zum Zurückziehen des Werkstückes vorgesehen sein, zum Beispiel eine Spanneinrichtung ähnlich der in Fig. 4 dargestellten, durch welche das Werkstück von der Vorderseite der Maschine aus herausgezogen werden kann.
Bei einer solchen Bearbeitung eines rohr- förmigen Werkstückes wird die Form des aufgestauchten Kopfes in weitem Masse durch die Ausbildung der Oberfläche des Ambosses geregelt, das heisst, wenn. der Am boss eine zentrale Vertiefung hat, welche das Rohr von aussen umfasst, wird sich die haupt sächliche Vergrösserung der Dicke nach ein wärts ergeben. Wenn der Amboss einen in das Rohrinnere passenden zentralen Dorn hat, so wird sich die Dicke hauptsächlich nach aussen erhöhen und es ist deshalb der Form des gewünschten Werkstückes bei der Ausgestaltung des Ambosses Rechnung zu tragen.
Sowohl die Vertiefung als der Dorn des Ambosses wirkt als Zentriereinrichtung für das Zentrieren des Rohrendes und eine solche Zentriereinrichtung muss in allen be schriebenen Ausführungsbeispielen der Ma schine für das Aufstauchen des rohrförmigen Werkstückes vorhanden sein. Der Amboss kann aber auch sowohl eine das Rohr um fassende Vertiefung, als auch gleichzeitig einen in das Rohrinnere passenden zentralen Dorn haben.
In jenen Fällen, wo die aufzustauchenden Rohrstücke eine dicke Wandung haben, kann man Spannfutter mit nur zwei Spannbacken an Stelle der Spannfutter mit einer grösse ren Anzahl Spannbacken, wie oben beschrie ben, verwenden, aber auf alle Fälle sollte jede Spannbacke durch eine besondere Lei tung mit dem Transformator verbunden sein, um eine gleichmässige Verteilung des zuge führten Stromes über den ganzen Querschnitt des Schmiedestückes zu gewährleisten.
Eine praktische Methode zur Änderung der Form der aufgestauchten Köpfe besteht auch darin, dass man den auf den Stempel wirksamen hydraulischen Druck oder den während des Stauchvorganges durchgeschick- ten elektrischen Strom ändert. Wenn zum Beispiel ein Kopf erzeugt werden soll, wel cher seine grösste Dicke nahe beim Schaft hat und sich gegen den Amboss hin verjüngt, muss der Strom während des Stauchvorgan- ges dauernd erhöht werden, so däss das Me tall gegen Ende des Stauchvorganges heisser wird und leichter fliesst.
Statt dessen kann aber auch der Druck während des Stauch vorganges erhöht werden. Wenn der Kopf zylindrisch sein soll, muss die Temperatur gleichmässig gehalten werden und wenn er in entgegengesetzter Richtung sich verjüngen soll, muss der Druck oder die Temperatur oder beides in entgegengesetzter Weise ge ändert werden, als für die oben beschriebene Verjüngung erforderlich.
Process and upsetting machine for upsetting thickened areas on factory doors. The present invention relates to a Ver drive and an upsetting machine for upsetting thickenings at one end of tubular workpieces by means of axial compression in the electro-heated to stand between a clamping device acting as an electrode and an anvil acting as an electrode.
The method according to the invention is characterized in that the upsetting end of the workpiece, which at the start of upsetting between the clamping jaws and the anvil, does not measure more than four times the wall thickness of the pipe, is supported in the radial direction by centering parts on the anvil acting as an electrode becomes.
In the case of the upsetting machine according to the invention for carrying out this method, the anvil acting as an electrode is provided with a centering part running in the direction of the axis of the clamping device and anvil. This can be, for example, a pin to be inserted into the bore of a workpiece or a recess for enclosing the outer contour of the workpiece; however, both could also be provided.
The method according to the invention is in exemplary embodiments together with embodiments for the. electric upsetting machine described wel che are shown in the drawing.
Fig. 1 and Ja show an electric upsetting machine in plan view; Figures 2 and 2a show a longitudinal view of the machine with some parts broken away or drawn in section as required; 3 shows a vertical section along line 3-3 in FIG. 1, seen in the direction of the arrow; Fig. 4 shows the same section along line 4-4 in Fig. Ja; Fig. 5 shows the electrical connections of the clamping jaws;
Fig. 6 shows a schematic of the hydraulic connections; 7 shows a variant of the clamping chuck in plan view; 8 shows a vertical machine in elevation, and FIG. 9 shows a section along line 9-9 in FIG. 8 in the direction of the arrow.
The machine shown in Fig. 1 to 6 has two longitudinal rails 11, 12 made of star kem angle iron, which with their outwardly directed upper flanges on a frame 1.3 at a suitable height above the ground - are stored. Within the frame 13, the required electrical transformer is housed in addition to the hy metallic control apparatus. This apparatus is shown in the drawing only to the extent that it differs from the usual union constructions used in upsetting machines.
Within the rails 11, 12, two slide rails 14, 15 are attached, which stretch over the entire length of the machine and carry various effective parts of the apparatus. At one end of the machine, a hydraulic cylinder 16 is provided between the slide rails 14, 15, which contains a punch 17 which acts on a crosshead 18 moving along the slide rails 14, 15. The cylinder nose coincides with the workpiece axis and is arranged in such a way that the reaction of the compressive force generated during the upsetting does not cause any bending moment in the rails 11, 121.
On each side of the hydraulic cylinder 16 is a screw spindle 19 or 20 with a flat thread which is screwed into the cylinder and passes through the crosshead 18, on the other side of which a head 21 respectively. 22 wears. The two heads wear sprockets which are connected to one another by a drive chain 23. A handle 24 is attached to one head in order to use the two spindles. a ratchet 25 to turn. The two screw spindles form an adjustable stop for the forward movement of the crosshead 18.
Near the other end of the machine, another crosshead 26 is arranged, wel Ches is firmly screwed between the slide rails 14, 15 and carries a clamping device as an electrode we kende for the workpieces. The clamping device has two lower jaws 27, 28 (Fig. 4), which are radially adjustable and two upper jaws 29, 30, which are attached to the stamps 31, 32 of hydraulic cylinders 33, 34. The hydraulic cylinders are arranged radially to the axis of the workpiece, the latter being indicated in the drawing as tube 35.
Of course, the clamping jaws 27, 28, 29, 30 are removably attached to the parts that carry them, so that other clamping jaws can be used when processing work pieces of different diameters and these exchangeable clamping jaws are made of bronze or another highly conductive material so that the current with as much as possible little resistance passes over to the workpiece. The clamping jaws are also provided with connections for water cooling, the drawing of which has been removed for the sake of simplicity.
The hydraulic cylinders are provided with pressure oil connections 36, 37 for closing the clamping jaws and with similar union connections 38, 39 for opening the clamping jaws. In the clamping device described, the workpiece is gripped at four sections of its circumference and as a result the clamping pressure is the same on all four sides. The Spannein direction is isolated by an insulation 40 from the slide rails.
As shown in Fig. 5, each of the clamping jaws 27-30 has a special connection line, which consists of a flexible copper cable 41-44. The copper cables all have the same length as possible and are connected to one terminal 45 of an electrical transformer, which supplies the required low-voltage compression current.
Since all copper ropes have the same length and a special rope is provided for each clamping jaw, the current in all four clamping jaws is practically as good as; dyke large and this is of great importance for tubular workpieces, especially those with thin walls, otherwise the workpiece, if it receives more current on one side than on the other, is overheated on this side, because with a tube, not as with a solid rod, the current flows from one side to the opposite and thus flows over uniformly can distribute the entire cross-section.
A further crosshead 46 is arranged beyond the clamping device 26, which carries an anvil 47 acting as an electrode. The anvil is attached to a piston 48 which rests longitudinally in the main 46 in the cross. The piston 48 has a screw 49 at the rear end which rotates in a nut 50. The nut 50 is rotatably mounted in a support block 51 on a crosspiece 53 and a ball bearing 53, 54 is inserted between the nut 50 and the bearing block on each side of the latter.
A handwheel 55 is also attached to the nut 50 so that the nut can be rotated and the anvil can be adjusted longitudinally and in this way its distance from the chuck can be adjusted in accordance with the size of the head which is on the shaft 35 of the workpiece is upset. The anvil 47 is connected to the other terminal 57 of the transformer by a conductor 56, as can be seen from FIG. The anvil is also provided with the usual water cooling device, which has not been shown in the drawing.
Further cross pieces 58, 61, 62 are arranged between the clamping device 26 and the hydraulic ram 17. The crosspiece 58 supports an extension 59 of the punch and the extension 59 has a head 60 which rests against the end of the workpiece 35. The cross pieces 61, 62 are designed as can be seen in FIG. 3 and carry clamping jaws 63, 64, which rest against the workpiece from opposite sides and support the same, so that the workpiece is axially ge at points between the clamping device and the head 60 leads is.
The clamping jaws 63, 64 are slidably mounted on the crosspiece 61 and the clamping jaw 63 carries an extension 65 which protrudes under the workpiece to the opposite side. The clamping jaw 64 also carries an extension 66 and the extensions 65, 66 are provided with stops 67, 68, which are on opposite sides of a cam disc 69 gene. The cam disc 69 is attached to a vertical axis 70 eini ver in the transverse part 61 (or 62) is mounted and carries a hand lever 71 (Fix. 2) at the lower end.
The extension 66 of the clamping jaw 64 is slotted so that the axis 70 can pass through it. Each of the stops 67, 68 carries a stop screw 72, 73, which rests on the cam disk and is used to adjust the clamping jaw position.
The clamping jaws can be moved against the tension of tension springs 74, 75 inwards to rest on the workpiece and the formation is such that the clamping jaws are applied to the workpiece by the rotation of the cam @ 69, the same against the workpiece axis correctly stay centered so that there is no side pressure on the workpiece. The clamping jaws 63, 64 have exchangeable bushings 76, 77 which, depending on the diameter of the workpiece, can be replaced by bushes of a different size.
If short workpieces are to be compressed, a longer rod can be used instead of the rod 59, which acts as an extension of the punch 17, so that it has sufficient length to act on the workpiece.
On top of the hydraulic cylinder 16 is a projection 80 in which a longitudinal stop 81 is adjustably inserted, which can be adjusted in any position by means of the adjusting screw 82. This stop lies on the back of the crosshead 18 and limits the backward movement of the punch 17. Two wire ropes 83, 84 are attached to the crosshead, which run over guide rollers 85, 86 at the end of the machine and carry heavy counterweights 87 ..
If the action of the hydraulic pressure in cylinder 1.6 is interrupted, the wire ropes 85, 86 pull the crosshead 18 back under the action of the counterweight 8 7 until it hits the longitudinal stop 81. The crosshead 1.8 also has a downward arm. 88 with an eye 89 at the lower end 'and in the eye 89 a switching rod 90 slides.
A two-armed lever 92 is articulated on the switching rod 90 at 91, and the other end of the lever 92 is articulated on a locking rod 93. The locking rod 93 extends along the machine up to a setting iron 94, where it is connected to an im. Adjusting iron 94 moving hy draulic control lever 95 cooperates.
An adjustable stop 96 is arranged on the shift rod 90, which can be fixed in any position on the shift rod by means of an adjusting screw (not shown). The locking rod 93 has a bolt 97 at the end, which penetrates the setting iron 94 and serves to hold the set control lever 95 in its lowest position.
A spring 98 (FIG. 6) presses the locking rod in a resilient manner into this position, so that it actively locks the hand lever 95 in its lowest position when it is pivoted down. As soon as the eye 89 of the arm 88 hits the stop 96 when the crosshead 18 is advanced, the locking rod is pulled back and the control lever 95 can be pushed up again. The purpose of this device is explained with reference to the hydraulic connections shown in Fig. 6 Darge.
The control lever 95 actuates a valve in a valve box 99, to which pressure oil is supplied through a line 100 from a pump 101. The pump 101 is driven by a motor 102 and sucks the oil out of a cylinder 103. The line 100 has a return line 104 leading to the cylinder 103, which is controlled by a return valve 105. The return valve 105 is set in such a way that it opens at a certain pressure and allows the oil to flow back into the cylinder 103. In this way, a constant pressure results in the line 100.
When the lever 95 is pressed down, the pressure oil is let into the main line 106 through the valve 99, which is connected to the cylinder 16 of the hydraulic ram 17 and from which a branch line 107 leads to the feed lines 36, 37 for closing the chuck jaws. When the control lever 95 is raised, the valve in the valve box 99 connects the main line 10, 6 to an outlet line 10-8 through which the oil flows back into the cylinder 103.
At the same time, the valve lets pressure oil flow into a return line 109, which leads the oil to the lines 38, 39 for opening the clamping jaws 29, 30. When the machine is in operation, the worker who operates the same first uses the workpiece between the anvil 47 and the end of the punch piston 60 and during this process the clamping jaws are removed from the workpiece because the control lever 95 of the control valve is pivoted to the upper position. As soon as the work piece is inserted, the worker pivots the control lever 95 down, which is locked in its lowest position by the bolt 97. As a result, the clamping jaws 29, 30 are closed and at the same time the cylinder 16 receives pressure, so that the workpiece is placed under pressure and held.
Another branch line 110 of the main line 106 leads to a switching device <B> 111 </B> in which the oil pressure actuates a cylinder, so that the switching device 111 the circuit of the electric. The connecting line 112, 113 closes. This is connected to the primary side of the transformer, which terminals 45, 57 has secondary. As a result, at the same time as the hydraulic pressure is applied to the workpiece, the electrical current is sent into the same and flows from the clamping jaws through the workpiece to the anvil 47, whereby the workpiece is heated.
As soon as the same has reached the temperature required for upsetting, the pressing pressure causes the workpiece to slide through the clamping jaws 27, 28, 29, 30 against the anvil, whereby a head is upset on the same.
As soon as the workpiece has been pushed through the jaws by a certain distance, the arm 88 hits the switch stop 96, the bolt 97 is pulled back against the action of the spring 98 and the control lever 95 moves upwards, causing the inflow of the Pressure oil from the main line 106 is interrupted. Then the clamping jaws are removed from the workpiece, the Stem pel 17 is withdrawn by the counterweight 87 and the electrical current is interrupted by the switching device. The worker therefore has nothing more to do than take the workpiece out of the machine and replace it with a new one, in which way the work process can be repeated as often as desired.
It is clear that during this upsetting process the distance between the clamping jaws 27-30 and the anvil 47 must be kept small so that the pipe wall of the workpiece does not have a tendency to crease. At the beginning of the dusting process, this distance must not exceed four times the wall thickness of the pipe.
There is the possibility of increasing the distance between the clamping device and the anvil 47 during the upsetting process by turning the handwheel 55 so that a slightly larger head can be upset, but this is not desirable for even continuous work, since it is not easy to carry out such hand manipulation with accuracy.
In cases where it is a question of upsetting a larger amount of metal, the variant shown in FIG. 7 can therefore be used. In this arrangement, the individual parts are essentially the same as in the first-described Ausfüh tion and have the same reference numerals. However, apart from the main clamping jaws, a set of auxiliary clamping jaws is provided here, which are controlled by means of the hydraulic cylinders 120, 121. These four pairs of retractable clamping jaws 122, 123 are slidably mounted in holders on .den piston of the cylinder 120, 121.
The clamping jaws 122, 123 are held in contact with the workpiece against the action of return springs by drivers and released by bolts 124, 125 attached to these drivers. These latches are triggered by means of lifting cams 126, 127, which are moved forward during the upsetting process over the housings 12, 8, 129, containing the retractable clamping jaws.
As a result, the clamping jaws are gradually withdrawn one after the other and the span of the workpiece between the electrodes is reduced so that it does not exceed four times the wall thickness of the shaft. The cams 126, 127 are mounted on a displaceable crosshead 130, which carries a pin 131 that runs in a slot of a lever 132. The lever 132 is mounted at 133 on one side of the machine and a control rod 134 engages at its other end.
The control rod 134, the length of which can be adjusted by means of a pull-out connection 135, is articulated at 1.36 on a lever 137, the other end of which engages with a slotted head 138 on a pin 139 on the crosshead 18.
As a result of this connection, the forward movement of the crosshead causes the successive retraction of the clamping jaws 122 one after the other during the upsetting process. It is assumed that the distance between the anvil and the first of the clamping jaws 122, 123 does not exceed four times the wall thickness of the pipe to be upset.
This part of the tube is first pressed together, which, as already explained, due to its shortness, can be done without any accordion-like compression, since the successive clamping of the clamping jaws feeds fresh metal to the head, and allows the creation of a longer upset head, which has a larger mass Contains metal.
8 and 9 show a vertical type of machine with a base 140, on one side of which a standing column 141 is raised, which carries a hydraulic cylinder 142 with a punch 143 at its upper end. Under the stamp there is an axially aligned with the same in the center of the base 140. Electrode anvil 144 attached. A support bearing 145, which carries a clamping device 146, is attached between the punch and the anvil.
The clamping device 146 has five clamping jaws 147 and these clamping jaws can all be adjusted radially at the same time by means of a worm gear, similar to the clamping jaws of a centering chuck by the worm gear being operated by means of a key 148 in the usual manner. A flexible copper rope 149 is connected to each of the clamping jaws 147 and these five copper ropes 149, which are suspended from them, are connected to the transformer housed there in the base 140 of the machine, which is used to feed the clamping jaws with current.
The individual conductors 149 are all connected in the same way, so that they all have the same reactance. The other terminal of the transformer is connected to the anvil 144 by means of a conductor 150.
For the transformation, five individual transformers can be provided, which are arranged around the axis of the anvil 144 and have a common terminal which is connected to the anvil, while five separate terminals of the same. are connected to the jaws. But it could also be one of the bosses. surrounding, annular Transforma gate be provided.
As is the case with the machines described above, the length of the pipe to be upset between the anvil 144 and the clamping jaws must not exceed four times the wall thickness of the pipe at the start of the upsetting process. In the case of the construction shown, the head of the workpiece must not be too large so that the same can be pulled up through the clamping jaws when the latter is opened and the punch 143 has been withdrawn;
however, other means for withdrawing the workpiece can also be provided, for example a clamping device similar to that shown in FIG. 4, by means of which the workpiece can be withdrawn from the front of the machine.
When machining a tubular workpiece in this way, the shape of the upset head is largely regulated by the design of the surface of the anvil, that is, when. If the boss has a central indentation which surrounds the pipe from the outside, the main increase in thickness will result towards the inside. If the anvil has a central mandrel that fits into the interior of the tube, the thickness will mainly increase outwards and the shape of the desired workpiece must therefore be taken into account when designing the anvil.
Both the recess and the mandrel of the anvil acts as a centering device for centering the pipe end and such a centering device must be present in all of the described embodiments of the machine for upsetting the tubular workpiece. However, the anvil can also have both a recess encompassing the tube and at the same time a central mandrel that fits into the interior of the tube.
In those cases where the pipe sections to be upset have a thick wall, you can use chucks with only two clamping jaws instead of the chucks with a larger number of clamping jaws, as described above, but in any case each clamping jaw should have a special line be connected to the transformer in order to ensure a uniform distribution of the supplied current over the entire cross-section of the forging.
Another practical way to change the shape of the upset heads is to change the hydraulic pressure acting on the punch or the electrical current that is passed through during the upsetting process. If, for example, a head is to be produced which has its greatest thickness close to the shaft and tapers towards the anvil, the current must be continuously increased during the upsetting process, so that the metal becomes hotter towards the end of the upsetting process flows more easily.
Instead, however, the pressure can also be increased during the upsetting process. If the head is to be cylindrical, the temperature must be kept constant, and if it is to be tapered in the opposite direction, the pressure or the temperature or both must be changed in the opposite way than is necessary for the tapering described above.